專利名稱：納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改性環(huán)氧樹脂及其生產(chǎn)方法，尤指一種納米羧基丁腈橡膠改性環(huán) 氧樹脂及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂(以下簡稱EP)是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子 化合物，其結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑環(huán)氧基團(tuán)為特征。這使它們可與多種類型的固化劑 發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物，并由此特性成為現(xiàn)代一些 新型材料中應(yīng)用最廣泛的樹脂體系。通用EP作為熱固性樹脂由于強(qiáng)度高、耐腐蝕、抗老化、 重量輕、易加工等一系列的物理與化學(xué)性能，越來越廣泛應(yīng)用于膠類基料，密封絕緣、交通 工具、建筑結(jié)構(gòu)、纖維復(fù)合、軍工航空等各個(gè)領(lǐng)域，是現(xiàn)在工業(yè)重要的材料之一。同時(shí)，普通 通用EP自身卻有很大的缺陷，主要表現(xiàn)在高度交聯(lián)后雖然具有很高的剛性，但固化后韌性 低脆性大、低溫下脆性更大，同時(shí)其沖擊強(qiáng)度、疲勞性能、耐熱性能也都存在一些弊端。例如 應(yīng)用電子電工的澆鑄物脫模后產(chǎn)生開裂而報(bào)廢；國家級(jí)水庫大壩由于受地殼運(yùn)動(dòng)和熱脹冷 縮等影響表體會(huì)產(chǎn)生裂縫，用EP澆鑄修復(fù)后，由于韌性差使用壽命僅2 3年時(shí)間，造成了 國家人力、財(cái)力的極大浪費(fèi)。由于通用EP存在的這些弊端，因此在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到極大 限制。為了滿足當(dāng)前各個(gè)工業(yè)及高新技術(shù)對(duì)材料更嚴(yán)格、苛刻的要求，必須解決EP上述缺 陷。對(duì)通用EP進(jìn)行增韌增強(qiáng)改性提高其綜合性能指標(biāo)，是當(dāng)今環(huán)氧行業(yè)的一個(gè)重要課題。 目前，國內(nèi)外增韌有多種方式，在試制任務(wù)書中提到，初期采用長分子鏈的酯化物增韌，雖 然它可以降低收縮應(yīng)力及初期不開裂，但因?yàn)檫@些長分子鏈酯化物游離于固化的環(huán)氧樹脂 之間并未產(chǎn)生交聯(lián)作用。隨著時(shí)間的推移會(huì)產(chǎn)生由內(nèi)朝外的遷移現(xiàn)象，最后導(dǎo)致脆化開裂 而失效。中期也有采用樹脂摻混，橡膠摻混的手段對(duì)EP進(jìn)行增韌改性，也因?yàn)橹T多原因效 果不是很明顯，且工藝復(fù)雜、質(zhì)量不穩(wěn)定甚至價(jià)格昂貴等因素而阻礙其發(fā)展。當(dāng)前采用較多 的增韌方法有海島結(jié)構(gòu)增韌EP的方法、互穿網(wǎng)絡(luò)增韌EP的方法、用納米無機(jī)粒子增韌EP 的方法、活性橡膠如聚硫橡膠、端羧基丁腈或端羥基丁腈橡膠增韌EP的方法等等。這些方 法中有些停留在實(shí)驗(yàn)室階段(如互穿網(wǎng)絡(luò)增韌EP的方法)，有些雖然增韌效果不錯(cuò)，但是 又犧牲了 EP的一些好的性能特征(如加入海島結(jié)構(gòu)的增韌后，耐沖擊增韌的效果明顯提 高，卻降低了熱變形溫度而使之失去了競爭力，又如加入活性橡膠如聚硫橡膠摻混增韌的 EP確實(shí)效果明顯，但還是使熱變形溫度下降，且價(jià)格昂貴，端羧基丁腈或端羥基丁腈橡膠價(jià) 格在幾百元每公斤到幾千元每公斤這樣的價(jià)位上)，一般產(chǎn)品很難采用。納米無機(jī)粒子增 韌EP是最近的研究熱點(diǎn)，但從現(xiàn)有文獻(xiàn)來看大多停留在實(shí)驗(yàn)階段，究其原因是納米無機(jī)粒 子和普通雙酚A環(huán)氧樹脂相溶性不好，采用的如插層技術(shù)方案過于復(fù)雜，資金投入大且質(zhì) 量穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)市場需求和已有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種具有高剛性、高韌性及高耐溫性，又不會(huì)使其它性能降低的環(huán)氧樹脂及其生產(chǎn)方法，即一種納米羧基丁腈橡 膠改性環(huán)氧樹脂及其生產(chǎn)方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種納米羧基丁腈橡膠改性環(huán) 氧樹脂，其特征在于包括如下重量百分比的組份納米羧基丁腈橡膠8-15%、環(huán)氧樹 脂72-80 %、分散劑3-4 %、偶聯(lián)劑(又稱表面處理劑)3-5 %、促進(jìn)劑1. 5-2 %、消泡劑 1. 5-2%、流平劑1-2%，總組份和為100%。在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用的環(huán)氧樹脂為E-51或E-44，在使用中的重量份相同。 納米材料(又稱超細(xì)微粒，超細(xì)粉末)是處于原子蔟和客觀物體交界過渡區(qū)域的 一種典型系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)既不同于體塊材料，也不同于單個(gè)原子，其特殊的結(jié)構(gòu)使它具有表面 效應(yīng)、體積效應(yīng)、量子隧道效應(yīng)等等，擁有一系列新穎的物理和化學(xué)特性，在本發(fā)明的實(shí)施 例中，納米羧基丁腈橡膠采用納米羧基丁腈橡膠VP-501。在本發(fā)明的實(shí)施例中，分散劑為甲基二苯硫酸鈉，分散劑吸附于EP液體——納米 羧基丁腈橡膠VP-501固體界面，能夠顯著降低界面自由能，致使固體粉末橡膠均勻地分散 到液體的EP中并使之不在聚集。我們采用甲基二苯硫酸納作為分散劑，經(jīng)檢測證明，使用 該分散劑不僅強(qiáng)化了納米粒子的分散效果，還能有效螯合了物料的界面結(jié)合。偶聯(lián)劑(又稱表面處理劑)，是通過化學(xué)和(或)物理作用將兩種性質(zhì)差異很大的 原來不易結(jié)合的材料牢固結(jié)合起來的物質(zhì)。它不僅使填料聚合物緊密相連而達(dá)到良好的機(jī) 械強(qiáng)度，而且填料經(jīng)過偶聯(lián)劑的處理聚合物的直徑明顯減小，可使填料在聚合物中的分散 性、物料的流動(dòng)性得以改善。在本發(fā)明的實(shí)施例中，偶聯(lián)劑(又稱表面處理劑)為異丙基三 異硬脂酰基酞酸脂。偶聯(lián)劑異丙基三異硬脂?；嶂€可以有效改善改性EP下游產(chǎn)品 的機(jī)械性能、表觀質(zhì)量和加工性能的作用。所謂促進(jìn)劑是指能使改性后的EP與固化劑溶合后強(qiáng)化機(jī)械強(qiáng)度，增加固化效果， 促進(jìn)其固化反映速度的物質(zhì)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，促進(jìn)劑為三乙醇胺。由于在生產(chǎn)過程中對(duì)物料高速攪拌和高速旋轉(zhuǎn)強(qiáng)力剪切，在這個(gè)過程大量的空氣 被卷裹在物料中形成無數(shù)的小氣泡，使用時(shí)脫泡不徹底，所以物料固化成型后，會(huì)產(chǎn)生蜂窩 狀孔隙。對(duì)此，在組份中添加了消泡劑，消除了產(chǎn)品的氣泡。在本發(fā)明中使用的消泡劑為二 甲基硅氧烷。 組份配方中還加入流平劑以解決EP自身粘度較高，加入VP-501后，粘度增大的問 題。在本發(fā)明中使用的流平劑為多羥基有機(jī)硅氧烷。本發(fā)明的有益效果是既能使EP具有高剛性、高韌性及高耐溫性，又不會(huì)使其它 性能降低，使環(huán)氧樹脂沖擊強(qiáng)度大幅度提高(是普通EP固化物的2 3倍)，也能使EP熱 變形溫度、玻璃化溫度等其它性能指標(biāo)不降反升，且產(chǎn)品無毒、無害、不易燃、保質(zhì)期長，生 產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢水、廢氣、廢渣，技術(shù)難度小、投資成本低、建設(shè)周期短、幾乎無環(huán)保問題，是 真正的環(huán)保產(chǎn)品，。
具體實(shí)施例方式附圖
是本發(fā)明的生產(chǎn)過程參考圖，本發(fā)明一種納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂的 生產(chǎn)方法如下第一步將組份中的納米羧基丁腈橡膠與分散劑混合，經(jīng)活化后進(jìn)行控溫調(diào)速錨式攪拌預(yù)分散。溫控30 40°C，攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘800 1000轉(zhuǎn)，時(shí)間二分鐘。第二步將第一步后的物料按組份比例加入環(huán)氧樹脂和偶聯(lián)劑、消泡劑、流平劑、 促進(jìn)劑進(jìn)行預(yù)浸溶。第三步對(duì)第二步預(yù)浸溶后的物料進(jìn)行研磨粗分散。第四步對(duì)第三步后的物料進(jìn)行研磨細(xì)分散。第五步對(duì)第四步后的物料進(jìn)行漿式攪拌精細(xì)分散，制得成品。納米粒子經(jīng)過一次高攪分散，二次活力剪切分散，一次均速攪拌分散，在外力的作 用下，團(tuán)聚現(xiàn)象消失，達(dá)到了分散效果，同時(shí)在物理分散的過程中，還添加了化學(xué)分散劑，進(jìn) 一步優(yōu)化了分散效果。在本發(fā)明的第三步研磨粗分散使用S90三輥機(jī)；第四步研磨細(xì)分散使用S60三輥 機(jī)。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中(簡稱例一)，采用如下組份配比納米羧基丁腈橡膠8-12 %、環(huán)氧樹脂75-80 %、甲基二苯硫酸鈉3_4%、異丙基三 異硬脂酰基酞酸脂3-5%、三乙醇胺1. 5-2%、二甲基硅氧烷1. 5-2%、多羥基有機(jī)硅氧烷 1-2%，總組份和為100%。在本發(fā)明的第二實(shí)施例中(簡稱例二)，采用如下組份配比納米羧基丁腈橡膠12-15%、環(huán)氧樹脂72-76%、甲基二苯硫酸鈉3_4%、異丙基三 異硬脂?；嶂?-5%、三乙醇胺1. 5-2%、二甲基硅氧烷1. 5-2%、多羥基有機(jī)硅氧烷 1-2%，總組份和為100%。在本發(fā)明的第三實(shí)施例中(簡稱例三)，采用如下組份配比納米羧基丁腈橡膠12%、環(huán)氧樹脂76%、甲基二苯硫酸鈉3%、異丙基三異硬脂酰 基酞酸脂3 %、三乙醇胺2 %、二甲基硅氧烷2 %、多羥基有機(jī)硅氧烷2 %。三個(gè)實(shí)施例的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂與已有技術(shù)環(huán)氧樹脂性能對(duì)照表 如下
權(quán)利要求
一種納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于包括如下重量百分比的組份納米羧基丁腈橡膠8-15％、環(huán)氧樹脂72-80％、分散劑3-4％、偶聯(lián)劑3-5％、促進(jìn)劑1.5-2％、消泡劑1.5-2％、流平劑1-2％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于所述環(huán)氧樹脂為 E-51 或 E-44。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于所述納米羧基丁 腈橡膠是納米羧基丁腈橡膠VP-501。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于所述分散劑是甲基二苯硫酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于所述偶聯(lián)劑為異 丙基三異硬脂?；嶂?br> 6.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于其特征在于所述 促進(jìn)劑為三乙醇胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于其特征在于所述 消泡劑為二甲基硅氧烷。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，其特征在于其特征在于所述 流平劑為多羥基有機(jī)硅氧烷。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)法，其特征在于 第一步將組份中的納米羧基丁腈橡膠與分散劑混合，經(jīng)活化后進(jìn)行控溫調(diào)速錨式攪拌預(yù)分散。溫控30 40°C，攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘800 1000轉(zhuǎn)，時(shí)間二分鐘。第二步將第一步后的物料按組份比例加入環(huán)氧樹脂和偶聯(lián)劑、消泡劑、流平劑、促進(jìn) 劑進(jìn)行預(yù)浸溶。第三步對(duì)第二步預(yù)浸溶后的物料進(jìn)行研磨粗分散。第四步對(duì)第三步后的物料進(jìn)行研磨細(xì)分散。第五步對(duì)第四步后的物料進(jìn)行漿式攪拌精細(xì)分散，制得成品。
全文摘要
一種納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂，目的在于提供一種具有高剛性、高韌性及高耐溫性，又不會(huì)使其它性能降低的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂。包括如下重量百分比的組份納米羧基丁腈橡膠8-15％、環(huán)氧樹脂72-80％、分散劑3-4％、偶聯(lián)劑3-5％、促進(jìn)劑1.5-2％、消泡劑1.5-2％、流平劑1-2％。并采用納米羧基丁腈橡膠與分散劑混合經(jīng)活化后進(jìn)行控溫調(diào)速錨式攪拌、再與其他組份配料、預(yù)浸溶、然后經(jīng)粗磨、細(xì)磨、精細(xì)磨三道工序制得。
文檔編號(hào)C08K5/10GK101838439SQ20091010878
公開日2010年9月22日 申請日期2009年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月20日
發(fā)明者劉鐵民, 常永田, 徐唱 申請人:深圳市華西宏基科技有限公司