本發(fā)明涉及化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂材料可作為一種高性能涂料，應(yīng)用十分廣泛。它具有多種優(yōu)點(diǎn)，包括與各種基層都有很強(qiáng)的附著力，涂層的硬度高，有很好的耐水和耐化學(xué)性，很好的耐磨性等，可作為地面涂料、金屬防銹底漆，船舶涂料等。
當(dāng)前環(huán)氧樹脂材料普遍存在著性能方面的不足，諸如強(qiáng)度低，延展性差，耐磨性和材料表面光潔度也較差。此外，環(huán)氧樹脂材料使用過程中有一個(gè)致命的弱，即抗老化性能差，其主要原因是太陽輻射的280—400nm波段的紫外線的中、長波作用，它對環(huán)氧樹脂材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的，高分子鏈的降解致使環(huán)氧樹脂材料迅速老化。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料，以提高環(huán)氧樹脂材料的強(qiáng)度、延伸率、耐磨性、材料表面的光潔度和抗老化性能。
本發(fā)明提供了一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料，由甲組份和乙組份組成，所述甲組份和所述乙組份分別包括如下重量份的原料：
甲組份：95-105份環(huán)氧樹脂，28.5-31.5份端羧基聚丁二烯，28.5-31.5份聚硫橡膠，38-42份石英粉和1.9-2.1份白炭黑；
乙組份：33.25-36.75份701固化劑，1.9-2.1份硅烷偶聯(lián)劑和5.7-6.3份固化促進(jìn)劑。
在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)：
可選地，所述甲組份包括如下重量份的原料：100份環(huán)氧樹脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡膠，40份石英粉和2份白炭黑。
可選地，所述乙組份包括如下重量份的原料：35份701固化劑，2份硅烷偶聯(lián)劑和6份固化促進(jìn)劑。
可選地，所述環(huán)氧樹脂為E51環(huán)氧樹脂。
可選地，所述固化促進(jìn)劑為DMP-30。
可選地，所述白炭黑為氣相白炭黑。
可選地，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550。
本發(fā)明的有益效果：
本發(fā)明通過將氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹脂中，可以提高環(huán)氧樹脂材料的強(qiáng)度和延伸率，同時(shí)還可以提高環(huán)氧樹脂材料的耐磨性和材料表面的光潔度；由于氣相白炭黑可以強(qiáng)烈地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可以大大減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。
具體實(shí)施方式
以下對本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。
本發(fā)明提供了一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料，由甲組份和乙組份組成，所述甲組份和所述乙組份分別包括如下重量份的原料：
甲組份：95-105份環(huán)氧樹脂，28.5-31.5份端羧基聚丁二烯，28.5-31.5份聚硫橡膠，38-42份石英粉和1.9-2.1份白炭黑；
乙組份：33.25-36.75份701固化劑，1.9-2.1份硅烷偶聯(lián)劑和5.7-6.3份固化促進(jìn)劑。
本發(fā)明通過將氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹脂中，可以提高環(huán)氧樹脂材料的強(qiáng)度和延伸率，同時(shí)還可以提高環(huán)氧樹脂材料的耐磨性和材料表面的光潔度；由于氣相白炭黑可以強(qiáng)烈地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可以大大減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。
其中，所述甲組份包括如下重量份的原料：100份環(huán)氧樹脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡膠，40份石英粉和2份白炭黑。
其中，所述乙組份包括如下重量份的原料：35份701固化劑，2份硅烷偶聯(lián)劑和6份固化促進(jìn)劑。
其中，所述環(huán)氧樹脂為E51環(huán)氧樹脂。
其中，所述固化促進(jìn)劑為DMP-30。
其中，所述白炭黑為氣相白炭黑。
其中，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH-550。
環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)化合物，除個(gè)別外，它們的相對分子質(zhì)量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。凡分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。固化后的環(huán)氧樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘接強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩(wěn)定，因而廣泛應(yīng)用于國防、國民經(jīng)濟(jì)各部門，作澆注、浸漬、層壓料、粘接劑、涂料等用途。
端羧基聚丁二烯(CTPB)可以用作環(huán)氧樹脂膠黏劑和密封劑的增韌劑。
聚硫橡膠的化學(xué)式為【—CH2—CH2—SX—】n，是含有硫原子的特種合成橡膠的總稱，其兩端具有硫醇基，是一種低分子量聚合物，它具有低溫柔順性、耐溶劑性、耐油性、應(yīng)力松弛等優(yōu)異性能。
聚硫橡膠是脂肪烴、醚類等的二鹵衍生物或它們的混合物和堿金屬、堿土金屬的多硫化物的縮聚物。每個(gè)重復(fù)單元具有兩個(gè)到四個(gè)硫原子的直鏈。
液態(tài)聚硫橡膠的分子量較低，一般為1200～3000，帶有巰基、羥基、鹵素、多胺、酰胺等端基，其中帶巰端基的液態(tài)聚硫橡膠占聚硫橡膠產(chǎn)品的絕大部分。
液態(tài)聚硫橡膠用于飛機(jī)油箱、機(jī)艙的密封和火箭推進(jìn)劑，摻入到環(huán)氧樹脂中可以減少固化時(shí)的收縮，增加沖擊強(qiáng)度，廣泛應(yīng)用于膠粘劑、電器制品以及涂料等方面。
當(dāng)聚硫橡膠與環(huán)氧樹脂混合后，末端的硫醇基與環(huán)氧樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而進(jìn)入固化后的環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)中，賦予了交聯(lián)后的環(huán)氧樹脂很好的柔韌性、高的剪切強(qiáng)度和剝離強(qiáng)度。為克服聚硫橡膠的硫醇基與環(huán)氧樹脂在無催化劑作用下反應(yīng)速率慢的缺點(diǎn)，可用丙烯酸酯和環(huán)氧基對聚硫橡膠封端改性后再與環(huán)氧樹脂混合。
石英粉用在環(huán)氧樹脂中主要起到增加強(qiáng)度，絕緣等作用，還可以提高白度。
氣相白炭黑是極其重要的高科技超微細(xì)無機(jī)新材料之一，由于其粒徑很小，因此比表面積大，表面吸附力強(qiáng)，表面能大，化學(xué)純度高、分散性能好、熱阻、電阻等方面具有特異的性能，以其優(yōu)越的穩(wěn)定性、補(bǔ)強(qiáng)性、增稠性和觸變性，在眾多學(xué)科及領(lǐng)域內(nèi)獨(dú)具特性，有著不可取代的作用。
氣相白炭黑俗稱“納米白炭黑”，廣泛用于各行業(yè)作為添加劑、催化劑載體，石油化工，脫色劑，消光劑，橡膠補(bǔ)強(qiáng)劑，塑料充填劑，油墨增稠劑，金屬軟性磨光劑，絕緣絕熱填充劑，高級(jí)日用化妝品填料及噴涂材料、醫(yī)藥、環(huán)保等各種領(lǐng)域。并為相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展提供了新材料基礎(chǔ)和技術(shù)保證。由于它在磁性、催化性、光吸收、熱阻和熔點(diǎn)等方面與常規(guī)材料相比顯示出特異功能，因而得到人們的極大重視。將氣相白炭黑用在天然橡膠或合成橡膠制成的膠粘劑中，提供了觸變性和補(bǔ)強(qiáng)性，同時(shí)由于其伸展性還可以提高粘著力，質(zhì)高價(jià)廉。
環(huán)氧樹脂是基本的樹脂材料，把氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹脂中，在結(jié)構(gòu)上完全不同于粗晶二氧化硅添加的環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料，粗晶二氧化硅一般作為補(bǔ)強(qiáng)劑加入，它主要分布在高分子材料的鏈間中，而氣相白炭黑由于表面嚴(yán)重的配位不足、龐大的比表面積以及表面欠氧等特點(diǎn)，使它表現(xiàn)出極強(qiáng)的活性，很容易和環(huán)氧樹脂環(huán)狀分子的氧起鍵合作用，提高了分子間的鍵力，同時(shí)尚有一部分氣相白炭黑顆粒仍然分布在高分子鏈的空隙中。與粗晶二氧化硅顆粒相比，氣相白炭黑表現(xiàn)出很高的流漣性，從而使氣相白炭黑添加的環(huán)氧樹脂材料強(qiáng)度、韌性、延展性均大幅度提高。
因此，本發(fā)明通過將氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹脂中，可以提高環(huán)氧樹脂材料的強(qiáng)度和延伸率。
氣相白炭黑顆粒比粗晶二氧化硅的尺寸小100-1000倍，將其添加到環(huán)氧樹脂中，有利于拉成絲。由于氣相白炭黑的高流動(dòng)性和小尺寸效應(yīng)，使環(huán)氧樹脂材料表面更加致密細(xì)潔，摩擦系數(shù)變小，加之納米顆粒的高強(qiáng)度，使環(huán)氧樹脂材料的耐磨性大大增強(qiáng)。
因此，本發(fā)明通過將氣相白炭黑添加到環(huán)氧樹脂中，可以提高環(huán)氧樹脂材料的耐磨性和環(huán)氧樹脂材料表面的光潔度。
環(huán)氧樹脂材料使用過程中一個(gè)致命的弱點(diǎn)是抗老化性能差，其主要原因是太陽輻射的280—400nm波段的紫外線的中、長波作用，它對環(huán)氧樹脂材料的破壞作用是十分嚴(yán)重的，高分子鏈的降解致使樹脂基復(fù)合材料迅速老化。而氣相白炭黑可以強(qiáng)烈地反射紫外線，加入到環(huán)氧樹脂中可大大減少紫外線對環(huán)氧樹脂的降解作用，從而達(dá)到延緩材料老化的目的。
氣相白炭黑作為納米改性涂料，經(jīng)檢測其主要性能指標(biāo)除對比率不變外，其余均大幅提高，如外墻涂料的耐洗刷性由原來的一千多次提高到一萬多次，人工加速氣候老化和人工輻射暴露老化時(shí)間由原來的250小時(shí)(粉化1級(jí)、變色2級(jí))提高到600小時(shí)(無粉化，漆膜無變色，色差值4.8)，此外涂膜與墻體結(jié)合強(qiáng)度大幅提高，涂膜硬度顯著增加，表面自潔能力也獲得改善。
只要能將氣相白炭黑顆粒充分、均勻地分散到樹脂材料中，完全能達(dá)到全面改善樹脂基材料性能的目的。因?yàn)閷庀喟滋亢谔砑拥矫芊饽z中很快形成一種硅石結(jié)構(gòu)，即納米Si0X小顆粒形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)抑制膠體流動(dòng)，加快固化速度，提高粘結(jié)效果，由于氣相白炭黑顆粒尺小從而也增加了產(chǎn)品的密封性和防滲性。
固化劑可以與環(huán)氧樹脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成網(wǎng)狀立體聚合物，把復(fù)合材料骨材包絡(luò)在網(wǎng)狀體之中，固化劑可以使線型樹脂變成堅(jiān)韌的體型固體。
硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，其經(jīng)典產(chǎn)物可用通式Y(jié)SiX3表示。式中，Y為非水解基團(tuán)，包括鏈烯基(主要為乙烯基)，以及末端帶有Cl、NH2、SH、環(huán)氧、N3、(甲基)丙烯酰氧基、異氰酸酯基等官能團(tuán)的烴基，即碳官能基；X為可水解基團(tuán)，包括Cl，Ome，Oet，OC2H4OCH3，OSiMe3及OAc等。由于這一特殊結(jié)構(gòu)，在其分子中同時(shí)具有能和無機(jī)質(zhì)材料(如玻璃、硅砂、金屬等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料(合成樹脂等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)，可以用于表面處理。
固化促進(jìn)劑可以大大加快熱固性樹脂與固化劑之間的反應(yīng)，降低固化溫度，縮短固化時(shí)間，減少固化劑用量，同時(shí)熱固性樹脂的物理機(jī)械性能、化學(xué)性能以及外觀也能得到相應(yīng)的改善。
下面將通過具體的實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行說明。
實(shí)施例1
一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料，由甲組份和乙組份組成，所述甲組份和所述乙組份分別包括如下重量份的原料：
甲組份：95份E51環(huán)氧樹脂，28.5份端羧基聚丁二烯，28.5份聚硫橡膠，38份石英粉和1.9份氣相白炭黑；
乙組份：33.25份701固化劑，1.9份KH-550和5.7份DMP-30。
實(shí)施例2
一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料，由甲組份和乙組份組成，所述甲組份和所述乙組份分別包括如下重量份的原料：
甲組份：100份E51環(huán)氧樹脂，30份端羧基聚丁二烯，30份聚硫橡膠，40份石英粉和2份氣相白炭黑；
乙組份：35份701固化劑，2份KH-550和6份DMP-30。
實(shí)施例3
一種雙組份快干型環(huán)氧樹脂材料，由甲組份和乙組份組成，所述甲組份和所述乙組份分別包括如下重量份的原料：
甲組份：105份E51環(huán)氧樹脂，31.5份端羧基聚丁二烯，31.5份聚硫橡膠，42份石英粉和2.1份氣相白炭黑；
乙組份：36.75份701固化劑，2.1份KH-550和6.3份DMP-30。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。