专利名称：热致液晶聚合物增韧环氧树脂及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种应用热致液晶聚合物(TLCP)增韧环氧树脂及其制备技术。
环氧树脂具有粘接力强，稳定性好和收缩率小等优异性能，是目前复合材料应用最广泛的基体材料，不仅已应用于国防工业，而且也广泛地用于民用工业。但是这种交联结构的环氧树脂通常脆性大，其疲劳强度和冲击韧性等很难满足现代工程技术发展的要求。因而环氧树脂的增韧工作是三十多年来，国内外工业技术界和学术研究界十分关注的研究内容。但增韧材料大都为橡胶弹性体，其结果是在环氧树脂韧性得到大幅度提高的同时，耐热性和弹性模量随之下降，提高韧性是以牺牲耐热性和刚度为代价的，从而限制了它的应用。九十年代，国际上出现了用2～4wt%的热致液晶聚合物(TLCP)改性环氧树脂，结果是环氧树脂的耐热性和弹性模量基本不变，但其韧性仅能提高20%，达不到增韧的目的。
本发明的目的是提供一种同时具有高韧性、高模量和耐热性的环氧树脂及其制备方法。
本发明的增韧环氧树脂材料，是以环氧树脂为基料，热致液晶聚合物与热塑性塑料构成增韧剂，并加入固化剂和催化剂而构成。热致液晶聚合物的熔融温度应高于热塑性塑料的熔融温度，两者重量之比视其品种而异，其比例范围为1∶9至6∶4，其中热塑性塑料是能使热致液晶聚合物原位形成微纤结构，并与环氧树脂混合不可缺少的协同剂和分散剂。热致液晶聚合物的重量为环氧树脂重量的1～30%，优选重量为环氧树脂重量的2～10%。低于热致液晶聚合物熔融温度的热塑性塑料有PC、PS、PSU、PBT、PET、尼龙、PEEK、PP、PMHT、PAR、PA、CPVC等。固化剂为适用于环氧树脂的各类固化剂，如酸酐、胺类、低聚物、叔胺类、咪唑类、硼化物及潜性固化剂等。催化剂为叔胺类、咪唑类。
热致液晶聚合物增韧环氧树脂的制备方法是将热致液晶聚合物与热塑性塑料共混，放入干燥箱内，在120℃下干燥24小时以上，然后将其放入挤出机的料斗中，在流场、温度场、应力应变场的作用下，进行熔融挤出或纺丝，使热致液晶聚合物在热塑性塑料中原位形成微纤结构，作为增韧剂;将环氧树脂加热，使其温度高于增韧剂中热塑性塑料的熔融温度，而低于增韧剂中热致液晶聚合物的熔融温度时恒度，然后将其增韧剂逐步加入环氧树脂搅拌均匀，使增韧剂中的热塑性塑料熔融、热致液晶聚合物保留微纤结构;然后降温至120℃后加入固化剂、催化剂，真空脱泡后浇入模具，在一定固化规范下固化而成。浇注前的模具可以涂脱模剂，以有利于脱模。
本发明干燥后的热致液晶聚合物和热塑性塑料共混物料，也可以放入流变仪中，在流场、温度场、应力应变场的作用下，进行毛细管挤出或挂丝，使热致液晶聚合物在热塑性塑料中原位形成微纤结构，作为增韧剂;干燥后的共混物料，还可以放入注塑机中，在流场、温度场、应力应变场的作用下，进行熔体注塑，使热致液晶聚合物在热塑性塑料中原位形成微纤结构，然后将注塑料粉碎，作为增韧剂。
本发明由于热致液晶聚合物微纤结构的存在，不仅提高了环氧树脂的强度，而且相当于裂缝扩展的阻止剂，可吸收环氧树脂断裂前的大量能量，从而大幅度地提高了环氧树脂的韧性;同时热致液晶聚合物本身的耐热性和高模特性，又提高了环氧树脂的耐热性和弹性模量。
实施例1、2、3，在环氧树脂中加与不加TLCP和热塑性塑料，和数量的多少及性能如表1所示。
表1 TLCP增韧环氧树脂的配方与性能
注破断功是拉伸应力～应变曲线下的面积。
由表1可见，实施例1未加TLCP、PC，实施例2、3加TLCP、PC的数量不同。现以实施例1、3相比环氧树脂的冲击强度提高到2.33倍、破断功提高到3.83倍、拉伸强度提高到1.34倍、拉伸弹性模量提高到1.2倍、断裂应变提高到2.27倍、耐热温度增加32℃多。随着TLCP增加韧性也随之增加。从上例可知，本发明制备的改性环氧树脂的韧性得以大幅度提高的同时，其耐热性和弹性模量也有所提高。
权利要求
1.一种热致液晶聚合物增韧环氧树脂，以环氧树脂为基料，加入热致液晶聚合物增韧剂、固化剂和催化剂而制成，本发明的特征在于上述热致液晶聚合物增韧剂是由热致液晶聚合物和熔融温度比它低的热塑性塑料制成，两者重量之比视其品种而异，变化范围为1∶9至6∶4，热致液晶聚合物的重量为环氧树脂重量的1～30%。
2.根据权利要求1所述的增韧环氧树脂，其特征在于所述热致液晶聚合物的优选重量为环氧树脂重量的2～10%。
3.一种制备权利要求1或2所述增韧环氧树脂的方法，包括混合、固化成型，其特征在于将热致液晶聚合物与热塑性塑料共混，放入120℃的干燥箱内，干燥24小时以上;然后将其放入挤出机料斗中，在流场、温度场和应力应变场的作用下，进行熔融挤出或纺丝，作为增韧剂;将环氧树脂加热，使其温度高于增韧剂中热塑性塑料的熔融温度，而低于热致液晶聚合物的熔融温度时恒温，然后将增韧剂逐步加入环氧树脂中搅拌均匀;然后降温至120℃后，加入固化剂、催化剂，真空脱泡后浇入模具，在一定固化规范下固化而成。
4.根据权利要求3所述制备增韧环氧树脂的方法，其特征在于所述干燥后的共混物料在挤出机料斗中进行熔融挤出或纺丝，也可以放入流变仪中，在温度场、流场、应力应变场的作用下，进行毛细管挤出或挂丝，作为增韧剂。
5.根据权利要求3所述制备增韧环氧树脂的方法，其特征在于所述干燥后的共混物料在挤出机料斗中进行熔融挤出或纺丝，也可以放入注塑机中，在温度场、流场、应力应变场的作用下，进行熔体注塑，然后粉碎，作为增韧剂。
全文摘要
一种增韧环氧树脂，以环氧树脂为基料，加入热致液晶聚合物和熔融温度比它低的热塑性塑料制成的增韧剂、固化剂、催化剂制成。制法热致液晶聚合物和热塑性塑料共混干燥，在外场作用下熔融拉丝制成增韧剂；环氧树脂加热至增韧剂中热致液晶聚合物和热塑性塑料的熔融温度之间时恒温，与增韧剂均匀混合；降温至120℃后加固化剂、催化剂，在一定固化规范下固化而成。这不仅大幅度提高了环氧树脂的韧性，而且其耐热性和弹性模量均有所提高。
文档编号C08L67/04GK1083497SQ9310959
公开日1994年3月9日 申请日期1993年8月16日 优先权日1993年8月16日
发明者王惠民, 益小苏 申请人:浙江大学