专利名称：纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种改性环氧树脂及其生产方法，尤指一种纳米羧基丁腈橡胶改性环 氧树脂及其生产方法。
背景技术：
环氧树脂(以下简称EP)是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子 化合物，其结构是以分子链中含有活泼环氧基团为特征。这使它们可与多种类型的固化剂 发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，并由此特性成为现代一些 新型材料中应用最广泛的树脂体系。通用EP作为热固性树脂由于强度高、耐腐蚀、抗老化、 重量轻、易加工等一系列的物理与化学性能，越来越广泛应用于胶类基料，密封绝缘、交通 工具、建筑结构、纤维复合、军工航空等各个领域，是现在工业重要的材料之一。同时，普通 通用EP自身却有很大的缺陷，主要表现在高度交联后虽然具有很高的刚性，但固化后韧性 低脆性大、低温下脆性更大，同时其冲击强度、疲劳性能、耐热性能也都存在一些弊端。例如 应用电子电工的浇铸物脱模后产生开裂而报废；国家级水库大坝由于受地壳运动和热胀冷 缩等影响表体会产生裂缝，用EP浇铸修复后，由于韧性差使用寿命仅2 3年时间，造成了 国家人力、财力的极大浪费。由于通用EP存在的这些弊端，因此在许多应用领域受到极大 限制。为了满足当前各个工业及高新技术对材料更严格、苛刻的要求，必须解决EP上述缺 陷。对通用EP进行增韧增强改性提高其综合性能指标，是当今环氧行业的一个重要课题。 目前，国内外增韧有多种方式，在试制任务书中提到，初期采用长分子链的酯化物增韧，虽 然它可以降低收缩应力及初期不开裂，但因为这些长分子链酯化物游离于固化的环氧树脂 之间并未产生交联作用。随着时间的推移会产生由内朝外的迁移现象，最后导致脆化开裂 而失效。中期也有采用树脂掺混，橡胶掺混的手段对EP进行增韧改性，也因为诸多原因效 果不是很明显，且工艺复杂、质量不稳定甚至价格昂贵等因素而阻碍其发展。当前采用较多 的增韧方法有海岛结构增韧EP的方法、互穿网络增韧EP的方法、用纳米无机粒子增韧EP 的方法、活性橡胶如聚硫橡胶、端羧基丁腈或端羟基丁腈橡胶增韧EP的方法等等。这些方 法中有些停留在实验室阶段(如互穿网络增韧EP的方法)，有些虽然增韧效果不错，但是 又牺牲了 EP的一些好的性能特征(如加入海岛结构的增韧后，耐冲击增韧的效果明显提 高，却降低了热变形温度而使之失去了竞争力，又如加入活性橡胶如聚硫橡胶掺混增韧的 EP确实效果明显，但还是使热变形温度下降，且价格昂贵，端羧基丁腈或端羟基丁腈橡胶价 格在几百元每公斤到几千元每公斤这样的价位上)，一般产品很难采用。纳米无机粒子增 韧EP是最近的研究热点，但从现有文献来看大多停留在实验阶段，究其原因是纳米无机粒 子和普通双酚A环氧树脂相溶性不好，采用的如插层技术方案过于复杂，资金投入大且质 量稳定性差。
发明内容
针对市场需求和已有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有高刚性、高韧性及高耐温性，又不会使其它性能降低的环氧树脂及其生产方法，即一种纳米羧基丁腈橡 胶改性环氧树脂及其生产方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种纳米羧基丁腈橡胶改性环 氧树脂，其特征在于包括如下重量百分比的组份纳米羧基丁腈橡胶8-15%、环氧树 脂72-80 %、分散剂3-4 %、偶联剂(又称表面处理剂)3-5 %、促进剂1. 5-2 %、消泡剂 1. 5-2%、流平剂1-2%，总组份和为100%。在本发明的实施例中，采用的环氧树脂为E-51或E-44，在使用中的重量份相同。 纳米材料(又称超细微粒，超细粉末)是处于原子蔟和客观物体交界过渡区域的 一种典型系统，其结构既不同于体块材料，也不同于单个原子，其特殊的结构使它具有表面 效应、体积效应、量子隧道效应等等，拥有一系列新颖的物理和化学特性，在本发明的实施 例中，纳米羧基丁腈橡胶采用纳米羧基丁腈橡胶VP-501。在本发明的实施例中，分散剂为甲基二苯硫酸钠，分散剂吸附于EP液体——纳米 羧基丁腈橡胶VP-501固体界面，能够显著降低界面自由能，致使固体粉末橡胶均勻地分散 到液体的EP中并使之不在聚集。我们采用甲基二苯硫酸纳作为分散剂，经检测证明，使用 该分散剂不仅强化了纳米粒子的分散效果，还能有效螯合了物料的界面结合。偶联剂(又称表面处理剂)，是通过化学和(或)物理作用将两种性质差异很大的 原来不易结合的材料牢固结合起来的物质。它不仅使填料聚合物紧密相连而达到良好的机 械强度，而且填料经过偶联剂的处理聚合物的直径明显减小，可使填料在聚合物中的分散 性、物料的流动性得以改善。在本发明的实施例中，偶联剂(又称表面处理剂)为异丙基三 异硬脂酰基酞酸脂。偶联剂异丙基三异硬脂酰基酞酸脂，还可以有效改善改性EP下游产品 的机械性能、表观质量和加工性能的作用。所谓促进剂是指能使改性后的EP与固化剂溶合后强化机械强度，增加固化效果， 促进其固化反映速度的物质。在本发明的实施例中，促进剂为三乙醇胺。由于在生产过程中对物料高速搅拌和高速旋转强力剪切，在这个过程大量的空气 被卷裹在物料中形成无数的小气泡，使用时脱泡不彻底，所以物料固化成型后，会产生蜂窝 状孔隙。对此，在组份中添加了消泡剂，消除了产品的气泡。在本发明中使用的消泡剂为二 甲基硅氧烷。 组份配方中还加入流平剂以解决EP自身粘度较高，加入VP-501后，粘度增大的问 题。在本发明中使用的流平剂为多羟基有机硅氧烷。本发明的有益效果是既能使EP具有高刚性、高韧性及高耐温性，又不会使其它 性能降低，使环氧树脂冲击强度大幅度提高(是普通EP固化物的2 3倍)，也能使EP热 变形温度、玻璃化温度等其它性能指标不降反升，且产品无毒、无害、不易燃、保质期长，生 产过程不产生废水、废气、废渣，技术难度小、投资成本低、建设周期短、几乎无环保问题，是 真正的环保产品，。
具体实施例方式附图
是本发明的生产过程参考图，本发明一种纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂的 生产方法如下第一步将组份中的纳米羧基丁腈橡胶与分散剂混合，经活化后进行控温调速锚式搅拌预分散。温控30 40°C，搅拌转速每分钟800 1000转，时间二分钟。第二步将第一步后的物料按组份比例加入环氧树脂和偶联剂、消泡剂、流平剂、 促进剂进行预浸溶。第三步对第二步预浸溶后的物料进行研磨粗分散。第四步对第三步后的物料进行研磨细分散。第五步对第四步后的物料进行浆式搅拌精细分散，制得成品。纳米粒子经过一次高搅分散，二次活力剪切分散，一次均速搅拌分散，在外力的作 用下，团聚现象消失，达到了分散效果，同时在物理分散的过程中，还添加了化学分散剂，进 一步优化了分散效果。在本发明的第三步研磨粗分散使用S90三辊机；第四步研磨细分散使用S60三辊 机。在本发明的第一实施例中(简称例一)，采用如下组份配比纳米羧基丁腈橡胶8-12 %、环氧树脂75-80 %、甲基二苯硫酸钠3_4%、异丙基三 异硬脂酰基酞酸脂3-5%、三乙醇胺1. 5-2%、二甲基硅氧烷1. 5-2%、多羟基有机硅氧烷 1-2%，总组份和为100%。在本发明的第二实施例中(简称例二)，采用如下组份配比纳米羧基丁腈橡胶12-15%、环氧树脂72-76%、甲基二苯硫酸钠3_4%、异丙基三 异硬脂酰基酞酸脂3-5%、三乙醇胺1. 5-2%、二甲基硅氧烷1. 5-2%、多羟基有机硅氧烷 1-2%，总组份和为100%。在本发明的第三实施例中(简称例三)，采用如下组份配比纳米羧基丁腈橡胶12%、环氧树脂76%、甲基二苯硫酸钠3%、异丙基三异硬脂酰 基酞酸脂3 %、三乙醇胺2 %、二甲基硅氧烷2 %、多羟基有机硅氧烷2 %。三个实施例的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂与已有技术环氧树脂性能对照表 如下
权利要求
一种纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于包括如下重量百分比的组份纳米羧基丁腈橡胶8-15％、环氧树脂72-80％、分散剂3-4％、偶联剂3-5％、促进剂1.5-2％、消泡剂1.5-2％、流平剂1-2％。
2.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于所述环氧树脂为 E-51 或 E-44。
3.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于所述纳米羧基丁 腈橡胶是纳米羧基丁腈橡胶VP-501。
4.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于所述分散剂是甲基二苯硫酸钠。
5.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于所述偶联剂为异 丙基三异硬脂酰基酞酸脂。
6.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于其特征在于所述 促进剂为三乙醇胺。
7.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于其特征在于所述 消泡剂为二甲基硅氧烷。
8.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，其特征在于其特征在于所述 流平剂为多羟基有机硅氧烷。
9.根据权利要求1的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂的生产法，其特征在于 第一步将组份中的纳米羧基丁腈橡胶与分散剂混合，经活化后进行控温调速锚式搅拌预分散。温控30 40°C，搅拌转速每分钟800 1000转，时间二分钟。第二步将第一步后的物料按组份比例加入环氧树脂和偶联剂、消泡剂、流平剂、促进 剂进行预浸溶。第三步对第二步预浸溶后的物料进行研磨粗分散。第四步对第三步后的物料进行研磨细分散。第五步对第四步后的物料进行浆式搅拌精细分散，制得成品。
全文摘要
一种纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂，目的在于提供一种具有高刚性、高韧性及高耐温性，又不会使其它性能降低的纳米羧基丁腈橡胶改性环氧树脂。包括如下重量百分比的组份纳米羧基丁腈橡胶8-15％、环氧树脂72-80％、分散剂3-4％、偶联剂3-5％、促进剂1.5-2％、消泡剂1.5-2％、流平剂1-2％。并采用纳米羧基丁腈橡胶与分散剂混合经活化后进行控温调速锚式搅拌、再与其他组份配料、预浸溶、然后经粗磨、细磨、精细磨三道工序制得。
文档编号C08K5/10GK101838439SQ20091010878
公开日2010年9月22日 申请日期2009年7月20日 优先权日2009年7月20日
发明者刘铁民, 常永田, 徐唱 申请人:深圳市华西宏基科技有限公司