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
技術領域：
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：
環(huán)氧樹脂(以下簡稱EP)是指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子 化合物，其結(jié)構是以分子鏈中含有活潑環(huán)氧基團為特征。這使它們可與多種類型的固化劑 發(fā)生交聯(lián)反應而形成不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構的高聚物，并由此特性成為現(xiàn)代一些 新型材料中應用最廣泛的樹脂體系。通用EP作為熱固性樹脂由于強度高、耐腐蝕、抗老化、 重量輕、易加工等一系列的物理與化學性能，越來越廣泛應用于膠類基料，密封絕緣、交通 工具、建筑結(jié)構、纖維復合、軍工航空等各個領域，是現(xiàn)在工業(yè)重要的材料之一。同時，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，同時其沖擊強度、疲勞性能、耐熱性能也都存在一些弊端。例如 應用電子電工的澆鑄物脫模后產(chǎn)生開裂而報廢；國家級水庫大壩由于受地殼運動和熱脹冷 縮等影響表體會產(chǎn)生裂縫，用EP澆鑄修復后，由于韌性差使用壽命僅2 3年時間，造成了 國家人力、財力的極大浪費。由于通用EP存在的這些弊端，因此在許多應用領域受到極大 限制。為了滿足當前各個工業(yè)及高新技術對材料更嚴格、苛刻的要求，必須解決EP上述缺 陷。對通用EP進行增韌增強改性提高其綜合性能指標，是當今環(huán)氧行業(yè)的一個重要課題。 目前，國內(nèi)外增韌有多種方式，在試制任務書中提到，初期采用長分子鏈的酯化物增韌，雖 然它可以降低收縮應力及初期不開裂，但因為這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。隨著時間的推移會產(chǎn)生由內(nèi)朝外的遷移現(xiàn)象，最后導致脆化開裂 而失效。中期也有采用樹脂摻混，橡膠摻混的手段對EP進行增韌改性，也因為諸多原因效 果不是很明顯，且工藝復雜、質(zhì)量不穩(wěn)定甚至價格昂貴等因素而阻礙其發(fā)展。當前采用較多 的增韌方法有海島結(jié)構增韌EP的方法、互穿網(wǎng)絡增韌EP的方法、用納米無機粒子增韌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 法中有些停留在實驗室階段(如互穿網(wǎng)絡增韌EP的方法)，有些雖然增韌效果不錯，但是 又犧牲了 EP的一些好的性能特征(如加入海島結(jié)構的增韌后，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確實效果明顯，但還是使熱變形溫度下降，且價格昂貴，端羧基丁腈或端羥基丁腈橡膠價 格在幾百元每公斤到幾千元每公斤這樣的價位上)，一般產(chǎn)品很難采用。納米無機粒子增 韌EP是最近的研究熱點，但從現(xiàn)有文獻來看大多停留在實驗階段，究其原因是納米無機粒 子和普通雙酚A環(huán)氧樹脂相溶性不好，采用的如插層技術方案過于復雜，資金投入大且質(zhì) 量穩(wěn)定性差。

發(fā)明內(nèi)容
針對市場需求和已有技術的缺點，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)明解決其技術問題所采用的技術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(又稱超細微粒，超細粉末)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)構既不同于體塊材料，也不同于單個原子，其特殊的結(jié)構使它具有表面 效應、體積效應、量子隧道效應等等，擁有一系列新穎的物理和化學特性，在本發(fā)明的實施 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到良好的機 械強度，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、物料的流動性得以改善。在本發(fā)明的實施例中，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?，還可以有效改善改性EP下游產(chǎn)品 的機械性能、表觀質(zhì)量和加工性能的作用。所謂促進劑是指能使改性后的EP與固化劑溶合后強化機械強度，增加固化效果， 促進其固化反映速度的物質(zhì)。在本發(fā)明的實施例中，促進劑為三乙醇胺。由于在生產(chǎn)過程中對物料高速攪拌和高速旋轉(zhuǎn)強力剪切，在這個過程大量的空氣 被卷裹在物料中形成無數(shù)的小氣泡，使用時脫泡不徹底，所以物料固化成型后，會產(chǎn)生蜂窩 狀孔隙。對此，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，又不會使其它 性能降低，使環(huán)氧樹脂沖擊強度大幅度提高(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，技術難度小、投資成本低、建設周期短、幾乎無環(huán)保問題，是 真正的環(huán)保產(chǎn)品，。
具體實施例方式附圖
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)活化后進行控溫調(diào)速錨式攪拌預分散。溫控30 40°C，攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘800 1000轉(zhuǎn)，時間二分鐘。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、 促進劑進行預浸溶。第三步對第二步預浸溶后的物料進行研磨粗分散。第四步對第三步后的物料進行研磨細分散。第五步對第四步后的物料進行漿式攪拌精細分散，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，團聚現(xiàn)象消失，達到了分散效果，同時在物理分散的過程中，還添加了化學分散劑，進 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；第四步研磨細分散使用S60三輥 機。在本發(fā)明的第一實施例中(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?；嶂?-5%、三乙醇胺1. 5-2%、二甲基硅氧烷1. 5-2%、多羥基有機硅氧烷 1-2%，總組份和為100%。在本發(fā)明的第二實施例中(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%、多羥基有機硅氧烷 1-2%，總組份和為100%。在本發(fā)明的第三實施例中(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 %、多羥基有機硅氧烷2 %。三個實施例的納米羧基丁腈橡膠改性環(huán)氧樹脂與已有技術環(huán)氧樹脂性能對照表 如下
權利要求
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％、促進劑1.5-2％、消泡劑1.5-2％、流平劑1-2％。
2.根據(jù)權利要求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?。
6.根據(jù)權利要求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 促進劑為三乙醇胺。
7.根據(jù)權利要求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硅氧烷。
9.根據(jù)權利要求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)活化后進行控溫調(diào)速錨式攪拌預分散。溫控30 40°C，攪拌轉(zhuǎn)速每分鐘800 1000轉(zhuǎn)，時間二分鐘。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 劑進行預浸溶。第三步對第二步預浸溶后的物料進行研磨粗分散。第四步對第三步后的物料進行研磨細分散。第五步對第四步后的物料進行漿式攪拌精細分散，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)活化后進行控溫調(diào)速錨式攪拌、再與其他組份配料、預浸溶、然后經(jīng)粗磨、細磨、精細磨三道工序制得。
文檔編號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