專利名稱：聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樹脂，尤其涉及一種能夠提高抗撕裂強(qiáng)度及模數(shù)，使纖維復(fù)合材料的破壞韌性及在較高的荷重下材料的破斷延伸率增強(qiáng)，有效強(qiáng)化纖維復(fù)合材料的具聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂。
背景技術(shù)：
纖維環(huán)氧樹脂預(yù)浸材廣泛的應(yīng)用于航天、汽車、休閑產(chǎn)業(yè)等行業(yè)，如腳踏車、安全鞋頭、輕航機(jī)尾翼、小型賽車傳動(dòng)軸、風(fēng)帆布危桿及輕量化的高級(jí)高爾夫球桿和球拍等。
復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)中，因?yàn)閱我环较蝾A(yù)浸材料本身具有偏軸向的應(yīng)用以適應(yīng)產(chǎn)品力學(xué)的特性，所以樹脂與纖維的接面強(qiáng)度是特別重要的一環(huán)。
以單一方向纖維復(fù)合材料為例，纖維方向的高抗張性質(zhì)(tensiie properties)為材料應(yīng)用與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要的參考依據(jù)。然而其橫向(transverse)的機(jī)械性質(zhì)通常很低，主要是因?yàn)閺?fù)材的偏軸向性質(zhì)受基材(matrix)以及纖維與樹脂間結(jié)合力(bond strength between resin and fibres)的影響。此外，單一方向復(fù)材件的橫向破斷延伸率也比順纖維方向的破斷延伸率要低，因此，即便是一類均向性的層板(quasi-isotropic laminate)，其最初失效(first failure)的發(fā)生也是起因于材料的低橫向性質(zhì)而使之出現(xiàn)于非軸向的地方，使得層板于纖維方向的抗張性質(zhì)無(wú)法有效的被利用。降低樹脂基材的模數(shù)可提高復(fù)材非軸向的延伸率，但其壓縮性質(zhì)(compressive properties)也隨之降低，進(jìn)而影響到材料的彎曲性質(zhì)(flexural properties)。
為解決前述問(wèn)題，該行業(yè)的從業(yè)者研發(fā)出一種用于纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的環(huán)氧樹脂組合物，如臺(tái)灣專利公告第336245號(hào)案，其包括，在環(huán)氧樹脂100重量單位中，含有(a)70重量單位以上具由2官能性環(huán)氧樹脂的環(huán)氧樹脂，(b)實(shí)質(zhì)上不溶于包括橡膠相環(huán)氧樹脂的微粒子，以及(c)硬化劑。前述的環(huán)氧樹脂組合物雖可提高纖維復(fù)合材料的破壞強(qiáng)度，但卻也造成樹脂彎曲模數(shù)降低的問(wèn)題，進(jìn)而會(huì)影響相關(guān)的抗壓及彎曲性質(zhì)，因此仍有再加以改進(jìn)的必要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有產(chǎn)品存在的上述缺點(diǎn)，而提供一種聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其包括(a)環(huán)氧樹脂、(b)聚乙烯縮醛類樹脂、(c)異氰酸鹽基樹脂中、(d)硬化劑、(e)促進(jìn)劑，屬于增韌型環(huán)氧樹脂，具有極高的抗撕裂強(qiáng)度及樹脂彎曲模數(shù)，能夠提高纖維復(fù)合材料的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率。
本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，其包括(a)環(huán)氧樹脂、(b)聚乙烯縮醛類樹脂、(c)異氰酸鹽基樹脂、(d)硬化劑、(e)促進(jìn)劑；其中，(b)聚乙烯縮醛類樹脂的配比為0至30phr，(c)異氰酸鹽基樹脂的配比為0至50phr；該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時(shí)為零。
前述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其中聚乙烯縮醛類樹脂的配比以19.5phr為最佳。
前述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其中異氰酸鹽基樹脂的配比以39.6phr為最佳。
前述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其中硬化劑為雙氰胺(dicyandiamide)，所述促進(jìn)劑為DCMU。
前述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其中雙氰胺硬化劑添加量為3至7phr，所述DCMU促進(jìn)劑添加量為2至4phr。
前述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其中環(huán)氧樹脂是BPA型環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂的有益效果是，其配方含有(a)環(huán)氧樹脂；(b)聚乙烯縮醛類樹脂；(c)異氰酸鹽基樹脂；(d)硬化劑；(e)促進(jìn)劑；其中，聚乙烯縮醛類樹脂的配比為0至30phr，異氰酸鹽基樹脂的配比為0至50phr，且該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時(shí)為零；從而得到一增韌型環(huán)氧樹脂；其具有極高的抗撕裂強(qiáng)度及樹脂彎曲模數(shù)，并可提高纖維復(fù)合材料的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率，可以增加復(fù)合材料非軸向的斷裂延伸率，還可以有效的避免模數(shù)的降低，使之不影響相關(guān)的抗壓及彎曲性質(zhì)。
四

圖1為本發(fā)明聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂成型工藝條件圖。
五具體實(shí)施例方式
本實(shí)施例聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂的配方含有
(a)環(huán)氧樹脂，如BPA型環(huán)氧樹脂；(b)0至30phr的聚乙烯縮醛類樹脂；(c)0至50phr的異氰酸鹽基樹脂；且該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時(shí)為零；(d)雙氰胺(dicyandiamide)硬化劑；(e)DCMU促進(jìn)劑；由此而得到一種增韌型環(huán)氧樹脂配方。
為比較本發(fā)明聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂的抗撕裂強(qiáng)度(層間剪切強(qiáng)度)、樹脂彎曲模數(shù)及破壞韌性，因此依據(jù)下表的配方成份制作五個(gè)實(shí)施例，并進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

本發(fā)明聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂的制備工藝按照表中所載的各個(gè)實(shí)施例01的配方比例分別進(jìn)行(1)配料步驟將各實(shí)施例的樹脂依表列所需比例加入加溫?cái)嚢柰皟?nèi)，在120℃以上的溫度條件下進(jìn)行融熔摻合攪拌至均勻熔解為止。若在有酮類溶劑的情形下，將溫度設(shè)于80～85℃摻合入料系統(tǒng)，并利用熱交換器冷凝蒸發(fā)溶劑，并使其回流至攪拌系統(tǒng)內(nèi)直至系統(tǒng)均勻溶解為止。
其中以熱熔法制備的樹脂系統(tǒng)在樹脂融熔摻合后，冷卻至適當(dāng)溫度后加入所定量的硬化劑與促進(jìn)劑，攪拌均勻即可。
以溶劑系統(tǒng)摻合時(shí)，可利用蒸餾方式將溶劑餾出后即可得溶劑殘留量1％以下的樹脂，冷卻至適當(dāng)溫度后加入所定量的硬化劑與促進(jìn)劑，再攪拌均勻即可。
若是制備成溶劑型樹脂，溶劑不需餾出，在常溫下即可下料，再加入所定量的硬化劑與促進(jìn)劑系統(tǒng)，攪拌均勻。欲含浸纖維時(shí)再調(diào)整樹脂系統(tǒng)的比重黏度即可。
(2)成型條件依硬化劑而確定，將樹脂或已含浸樹脂的纖維層板置于試片模具中，并施以適當(dāng)?shù)某尚蜏囟?、壓力與時(shí)間，在真空或者非真空狀態(tài)下成型。本實(shí)驗(yàn)中，其硬化周期為150℃/30min，壓力為50kg/cm2，可參閱圖1所示。
(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下表所示

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果的數(shù)據(jù)可知，配方中同時(shí)具有聚乙烯縮醛類樹脂及異氰酸鹽基樹脂的實(shí)施例1具有最佳的樹脂彎曲強(qiáng)度(MPa)、樹脂彎曲模數(shù)(Gpa)、抗撕裂強(qiáng)度(層間剪切強(qiáng)度)及破壞韌性，而僅加入聚乙烯縮醛類樹脂或異氰酸鹽基樹脂之實(shí)施例2至4也都有相當(dāng)優(yōu)異的抗撕裂強(qiáng)度(層間剪切強(qiáng)度)及破壞韌性，而未加入聚乙烯縮醛類樹脂或異氰酸鹽基樹脂的實(shí)施例5其樹脂彎曲強(qiáng)度(MPa)、樹脂彎曲模數(shù)(Gpa)、抗撕裂強(qiáng)度(層間剪切強(qiáng)度)及破壞韌性都明顯偏低。從而可知，本發(fā)明的配方顯然能賦予環(huán)氧樹脂極高的抗撕裂強(qiáng)度及樹脂彎曲模數(shù)，并提高纖維復(fù)材的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率，且其除了可以增加復(fù)材非軸向的斷裂延伸率外更可以有效的避免模數(shù)的降低，使之不影響相關(guān)的抗壓及彎曲性質(zhì)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，其包括(a)環(huán)氧樹脂、(b)聚乙烯縮醛類樹脂、(c)異氰酸鹽基樹脂、(d)硬化劑、(e)促進(jìn)劑；其中，(b)聚乙烯縮醛類樹脂的配比為0至30phr，(c)異氰酸鹽基樹脂的配比為0至50phr；該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時(shí)為零。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，所述聚乙烯縮醛類樹脂的配比以19.5phr為最佳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，所述異氰酸鹽基樹脂的配比以39.6phr為最佳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，所述硬化劑為雙氰胺(dicyandiamide)，所述促進(jìn)劑為DCMU。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，所述雙氰胺硬化劑添加量為3至7phr，所述DCMU促進(jìn)劑添加量為2至4phr。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其特征在于，所述環(huán)氧樹脂是BPA型環(huán)氧樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種聚乙烯縮醛類環(huán)氧樹脂，其包括(a)環(huán)氧樹脂、(b)0～30phr的聚乙烯縮醛類樹脂、(c)0～50phr異氰酸鹽基樹脂、(d)硬化劑、(e)促進(jìn)劑，聚乙烯縮醛類樹脂與異氰酸鹽基樹脂的份量不同時(shí)為零，上述組合的樹脂具有極高的抗撕裂強(qiáng)度及模數(shù)，并可提高纖維復(fù)材的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率。
文檔編號(hào)C08L63/00GK1696193SQ200510075278
公開日2005年11月16日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者施茂喬 申請(qǐng)人:施茂喬