本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂固化物材料領域，具體涉及一種環(huán)氧固化劑的組合篩選方法。

背景技術：

環(huán)氧樹脂固化是指一類能與環(huán)氧樹脂反應，并形成交聯(lián)網絡結構固化物。由于將固化劑引入到環(huán)氧樹脂中，使交聯(lián)網絡的分子量、形態(tài)和交聯(lián)密度都發(fā)生了變化，環(huán)氧樹脂的力學性能、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都會發(fā)生變化，因此可以說固化劑的種類和性質很大程度上決定了環(huán)氧固化產物的性質。目前基礎的環(huán)氧固化劑有脂肪胺、脂環(huán)胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐，但是隨著環(huán)氧樹脂向著功能化，專用化、配套化、系列化、精細化、綠色化方向發(fā)展，其所用的環(huán)氧樹脂固化劑也隨之得到發(fā)展，各種改性固化劑應運而生。環(huán)氧固化劑的改性方法眾多，如縮胺改性，mannich反應改性，二聚酸改性，環(huán)氧改性和異氰酸酯改性等等。面對如此眾多的環(huán)氧樹脂固化劑，如何選擇需要性能的產品變得格外棘手和艱巨。國內在材料篩選大多還是采用正交法，手工配樣的階段，費時費力，而且容易出現(xiàn)差錯，不利于開發(fā)工作的深入進行。

傳統(tǒng)的環(huán)氧固化劑的篩選一般采用逐一制備、固化、測試的方式，由于工藝步驟多，在整個工藝過程中不可避免的參雜外界所造成的不可重復的影響，從而使結果發(fā)生偏差，影響判斷正確性。同時由于需要評價的環(huán)氧固化劑的種類數(shù)量繁多，工作量巨大，需要花費大量的人力、時間成本，不利于開發(fā)工作的深入進行。

技術實現(xiàn)要素：

常規(guī)方法在制備及效能評定上存在費時費力、手動配分組合粗放、篩選結果不夠全面、影響因素多、可靠性差等問題，為了解決環(huán)氧固化劑材料開發(fā)及篩選， 本發(fā)明提出了一種環(huán)氧固化劑的組合篩選方法。

組合材料是指通過控制各種化合物的成分以及配比，將各種材料有規(guī)律的結合形成一系列材料群體，然后通過高通量的篩選方式快速的尋找合適的結構材料并對其進行優(yōu)化。由于應用了組合材料技術，并通過高通量、集約化篩選，使得組合材料方法在勞動強度和功效上得到極大的優(yōu)勢。

本發(fā)明采用高通量超聲霧化噴涂系統(tǒng)實現(xiàn)環(huán)氧樹脂固化物的制備，其中超聲霧化噴涂前驅體溶液為環(huán)氧樹脂跟各種固化劑，利用前驅體溶液的注入裝置，根據(jù)設計更換不同環(huán)氧樹脂-固化劑的組合陣列，陣列點的組合和配比規(guī)律變化，且可反向尋址。將此陣列應用于納米壓痕儀進行微區(qū)的測試表征，獲取材料的基本性能數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)相同條件下對同一組合陣列的高通量、可比性的篩選。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：本發(fā)明提供一種環(huán)氧固化劑的組合篩選方法，具體包括以下步驟：

(1)配制前驅體溶液及進行陣列設計；

(2)將步驟(1)配制的前驅體溶液采用超聲霧化噴涂系統(tǒng)進行噴涂，以建立固化物組合陣列；

(3)采用納米壓痕儀測量固化物組合陣列中固化物的基本性能數(shù)據(jù)，以提供相應的基本性能數(shù)據(jù)結果；和

(4)輸出步驟(3)的數(shù)據(jù)結果，對固化物組合陣列中固化物材料進行篩選。

進一步地，還包括步驟(5)，對所述步驟(4)的篩選結果重復所述步驟(1)-(4)進行進一步篩選。

進一步地，所述步驟(1)中的前軀體溶液包括環(huán)氧樹脂和固化劑。

進一步地，所述前軀體溶液還包括改性劑和/或溶劑，所述改性劑為聚乙二醇或氧化鋇或二氧化硅，所述溶劑為無水乙酵。

進一步地，所述環(huán)氧樹脂選自雙酚A型環(huán)氧樹脂或雙酚F型環(huán)氧樹脂或E-51環(huán)氧樹脂。

進一步地，所述固化劑選自脂肪胺、脂環(huán)胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐及其改性胺中的一種或幾種。

進一步地，所述步驟(2)的超聲霧化噴涂系統(tǒng)在噴涂后需使用前驅體清洗溶液進行清洗。

進一步地，所述前驅體清洗溶液為環(huán)氧樹脂的良溶劑，選自甲苯、苯、苯甲醇、丙酮中的一種或幾種。

進一步地，所述基本性能數(shù)據(jù)包括材料的硬度、應力應變、彈性模量等力學性能等數(shù)據(jù)。

本發(fā)明采用上述技術方案，與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：

本發(fā)明方法采用組合材料方法一次性的建立組合材料模板，在相同條件下建立組合材料庫，輔以高通量的篩選分析技術，有效縮短研發(fā)周期，所得的結果也更為系統(tǒng)、真實；利用組合材料原理，利用高通量超聲霧化系統(tǒng)完成物料的自動配分，獲得大容量的，組分配比精確規(guī)律變化的環(huán)氧固化物組合陣列；采用納米壓痕儀進行高效篩選，一次性記錄材料的硬度、應力應變、彈性模量等力學性能，從而實現(xiàn)相同條件下對同一組合陣列的高通量、可比性的篩選。本發(fā)明應用了組合材料技術，并通過高通量、集約化篩選，使得組合材料方法在勞動強度和功效上得到極大的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1為本發(fā)明環(huán)氧固化劑的組合篩選的陣列組合設計示意圖。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發(fā)明進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本發(fā)明，但是下述實施例并不限制本發(fā)明范圍。

本發(fā)明提供了一種環(huán)氧固化劑的組合篩選方法，具體包括如下步驟：

(1)前驅體溶液的配置及陣列設計；

(2)超聲霧化噴涂建立環(huán)氧固化物組合陣列，通過高通量超聲霧化噴涂系統(tǒng)，將環(huán)氧樹脂、固化劑作為前驅體裝入系統(tǒng)的前驅體溶液的儲存裝置中；在前驅體溶液中可適當按需添加一些改性劑或溶劑，用以調整前驅體溶液的黏度和表面張力等性能，使其更有利于霧化噴涂系統(tǒng)噴涂；借助于高通量超聲霧化系統(tǒng)對前驅體種類跟量的控制，就可實現(xiàn)各種配比及種類環(huán)氧固化物制備目的；

(3)前驅體溶液混合注射裝置清洗，每完成一次超聲霧化噴涂操作，必須利用盛裝溶劑的前驅體溶液進行清洗，避免對下一次噴涂組分的干擾；

(4)納米壓痕儀測試組合陣列，利用納米壓痕儀的微區(qū)表征方式，一次性記錄材料的硬度、應力應變、彈性模量等力學性能等數(shù)據(jù)結果，以提供相應的基本性能數(shù)據(jù)結果；和

(5)輸出步驟(4)的數(shù)據(jù)結果，對固化物組合陣列中固化物材料進行篩選；

(6)步驟(5)的篩選結果可重復上述步驟進行進一步的優(yōu)化，最后根據(jù)結果進行常規(guī)的方法制備樣板進行其他性能的對比，最終決定是否符合實際的需要。

本發(fā)明技術方案中涉及的環(huán)氧樹脂前驅體包括但不限于雙酚A型環(huán)氧樹脂及其混合溶液或雙酚F型環(huán)氧樹脂及其混合溶液；環(huán)氧樹脂固化劑前驅體包括但不限于，脂肪胺、脂環(huán)胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐及其改性胺等；前驅體清洗溶液為環(huán)氧樹脂的良溶劑能，包括但不限于甲苯、苯、苯甲醇、丙酮。

實施例環(huán)氧固化劑的組合篩選，具體包括以下步驟：

(1)陣列設計：陣列組合設計見下圖；

前驅體溶液的配制：環(huán)氧樹脂為E-51環(huán)氧樹脂，固化劑分別為NX2003，NX2007，NX2009，NX5444，NX5454，NX6035以及甲苯。

(2)采用高通量超聲霧化系統(tǒng)，進行多次反復清洗，注入前軀體溶液，按照設計進行取樣混合噴射制備。

(3)將上述噴射制備得到的固化物組合陣列采用納米壓痕儀進行常規(guī)力學性能、光澤度測試，結果表明：

a.NX5444在配比0.9:1時具有更好的任性；

b.NX5454具有更好的附著力；

c.NX2007彈性模量最大；

d.NX2009具有更好的光澤度。

以上對本發(fā)明的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術人員而言，任何對本發(fā)明進行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本發(fā)明的范圍內。