环氧树脂组合物及其制备方法、预浸料、玻纤复合材料与流程

本申请属于复合材料，具体涉及一种环氧树脂组合物及其制备方法、预浸料、玻纤复合材料。

背景技术：

1、目前手机背板的透明基材主要有两种，玻璃或塑胶(pc/pmma复合材料)。玻璃的强度高但韧性差，易碎；pc/pmma复合材料韧性好但刚性差，不易做叠层结构。透明玻纤复合材料，具有比玻璃更好的韧性，比pc/pmma复合材料更好的刚性，并且叠层结构利于做丰富的装饰层，得到多种多样的外观效果。

2、透明玻纤复合材料是以环氧树脂作为树脂基体，以连续玻璃纤维作为增强体的复合材料，虽具有一定的韧性和刚性，但其韧性仍不足以满足手机背板市场的要求。对透明玻纤复合材料进行落球测试时，透明玻纤复合材料表面会出现“发白”现象，造成外观失效。发白主要是由于动态冲击下，玻璃纤维和树脂界面发生分离，光在界面发生明显的光折射，导致外观“发白”的现象。为了解决这个问题，可以采用增韧剂对环氧树脂增韧，但是，现有的增韧剂(如，丁晴橡胶、核壳结构、热塑性弹性体)本身不透明，并且形成的微相尺度大于100nm，光在基体中传输过程时，会发生光损失，外观透明性欠佳，因此，采用现有的增韧剂制备的透明玻纤复合材料不具有高透明性，无法满足手机背板市场的应用要求。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本申请提供了一种环氧树脂组合物及其制备方法、预浸料、玻纤复合材料。本申请的环氧树脂组合物具有高透明性和高韧性，由该环氧树脂组合物制备的预浸料也具有高透明性和高韧性，由该预浸料制备的玻纤复合材料不仅具高透明性，还具有高韧性，在动态冲击下，可以避免玻璃纤维和树脂界面发生分离，出现外观“发白”的现象。

2、为实现上述技术效果，本申请采用的技术方案如下：

3、第一个方面，本申请提供了一种环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的原料：环氧树脂80～120重量份；纳米增韧剂5～20重量份；固化剂8～10重量份；其中，所述纳米增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物。

4、在一些实施例中，所述纳米增韧剂与所述环氧树脂的重量比为1:16～1:8。

5、在一些实施例中，所述固化剂与所述环氧树脂的重量比为1:14～1:9。

6、在一些实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的数均分子量为15×104～30×104。

7、在一些实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的粘度为400～1000mpa.s。

8、在一些实施例中，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂中的至少一种。

9、在一些实施例中，所述环氧树脂的环氧当量为150～400g/mol。

10、在一些实施例中，所述固化剂为胺类固化剂。

11、在一些实施例中，所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺中的至少一种。

12、在一些实施例中，所述环氧树脂组合物还包括稀释剂和/或消泡剂；所述稀释剂为5～10重量份；所述消泡剂为0.05～0.1重量份。

13、在一些实施例中，所述稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、叔丁基苯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚中的至少一种。

14、在一些实施例中，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。

15、在一些实施例中，所述聚醚类消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

16、在一些实施例中，所述聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的粒径不大于100纳米。

17、第二个方面，本申请提供一种环氧树脂组合物的制备方法，所述制备方法包括：

18、在第一温度、第一搅拌速度下，将纳米增韧剂分散到环氧树脂中，制备得到纳米增韧剂-环氧树脂溶液；其中，所述第一温度为150～180℃，所述第一搅拌速度为1000～2000rmp/min，所述纳米增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物；

19、在第二温度、第二搅拌速度下，将固化剂加到纳米增韧剂-环氧树脂溶液中，混合均匀，进行固化反应，得到所述环氧树脂组合物；其中，第二温度为25-35℃，所述第二搅拌速度为400～600rpm/min，固化反应温度为120～150℃，固化反应时间为120～180分钟。

20、在一些实施例中，所述的制备方法中，在将所述固化剂加到所述纳米增韧剂-环氧树脂溶液中时，将消泡剂和稀释剂加到所述纳米增韧剂-环氧树脂溶液中；其中，所述固化剂、所述消泡剂、所述稀释剂按预定顺序加到所述纳米增韧剂-环氧树脂溶液中。

21、第三个方面，本申请提供了一种预浸料，所述预浸料包括玻璃纤维和上述环氧树脂组合物。

22、在一些实施例中，所述玻璃纤维的克重为50～150g/cm2。

23、在一些实施例中，所述预浸料中环氧树脂组合物的含量为30-50％。

24、第四个方面，本申请提供了一种玻纤复合材料，所述玻纤复合材料包括上述的预浸料。

25、本申请的有益效果包括但不限于：本申请的环氧树脂组合物由环氧树脂、纳米增韧剂、固化剂制备而成。其中纳米增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物，光在其中传输不会造成光反射，有效避免光损失，使环氧树脂组合物的透明性好；此外，pmma-pba-pmma的侧链嵌段具有极性基团，可以与环氧树脂的官能团形成相互作用力，形成纳米微相分离结构，纳米微相分离结构能够有效提高环氧树脂的韧性。因此，环氧树脂组合物具有高透明性和高韧性，由该环氧树脂组合物制备的预浸料也具有高透明性和高韧性，由该预浸料制备的玻纤复合材料也具高透明性和高韧性，在动态冲击下，可以避免玻璃纤维和树脂界面发生分离，出现外观“发白”的现象。

26、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

技术特征：

1.一种环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的原料：

2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述纳米增韧剂与所述环氧树脂的重量比为1:16～1:8。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化剂与所述环氧树脂的重量比为1:14～1:9。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的数均分子量为15×104～30×104。

5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的粘度为400～1000mpa.s。

6.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、双酚s型环氧树脂中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂的环氧当量为150～400g/mol。

8.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化剂为胺类固化剂。

9.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺、三乙烯四胺、二丙烯三胺中的至少一种。

10.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物还包括稀释剂和/或消泡剂；所述稀释剂为5～10重量份；所述消泡剂为0.05～0.1重量份。

11.根据权利要求10所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述稀释剂为正丁基缩水甘油醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯、叔丁基苯基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、三羟甲基乙烷三缩水甘油醚中的至少一种。

12.根据权利要求10所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述消泡剂为聚醚类消泡剂。

13.根据权利要求12所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述聚醚类消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。

14.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述聚甲基丙烯酸甲酯-聚丙烯酸丁酯-聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物的粒径不大于100纳米。

15.一种根据权利要求1-14任一项所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，在将所述固化剂加到所述纳米增韧剂-环氧树脂溶液中时，将消泡剂和稀释剂加到所述纳米增韧剂-环氧树脂溶液中；其中，所述固化剂、所述消泡剂、所述稀释剂按预定顺序加到所述纳米增韧剂-环氧树脂溶液中。

17.一种预浸料，其特征在于，所述预浸料包括玻璃纤维和根据权利要求1-14任一项所述的环氧树脂组合物。

18.根据权利要求17所述的预浸料，其特征在于，所述玻璃纤维的克重为50～150g/cm2。

19.根据权利要求17所述的预浸料，其特征在于，所述预浸料中环氧树脂组合物的含量为30-50％。

20.一种玻纤复合材料，其特征在于，所述玻纤复合材料包括根据权利要求17-19任一项所述的预浸料。

技术总结
本申请公开了一种环氧树脂组合物及其制备方法、预浸料、玻纤复合材料，所述环氧树脂组合物包括以下重量份的原料：环氧树脂80～120重量份；纳米增韧剂5～20重量份；固化剂8～10重量份；其中，所述纳米增韧剂为聚甲基丙烯酸甲酯‑聚丙烯酸丁酯‑聚甲基丙烯酸甲酯三嵌段共聚物。本申请的环氧树脂组合物具有高透明性和高韧性，由该环氧树脂组合物制备的预浸料也具有高透明性和高韧性，由该预浸料制备的玻纤复合材料不仅具高透明性，还具有高韧性。

技术研发人员：焦云峰
受保护的技术使用者：北京小米移动软件有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13