一种耐高温韧性环氧树脂的制作方法

本发明涉及环氧树脂，尤其涉及一种耐高温韧性环氧树脂。

背景技术：

1、环氧树脂因其分子链中含有刚性极性基团和活性大的环氧基，其交联固化后具有优良的性质，例如较低的固化收缩率，较小的成型压力，较宽的固化温度范围，可控的交联密度，以及繁多的种类(从低粘度液体到不粘固体)与多种基材的优异粘合性，耐化学腐蚀和电气绝缘性能等，可用于结构粘合剂、保护性涂料、复合材料以及电子芯片组件的树脂基体等；环氧树脂现被广泛应用于半导体、航空航天及电子工程等先进制造等领域，然而，这类环氧类热固性树脂，因其固化后刚性变强，柔性链流动性差使其韧性大大降低，同时随着先进制造的不断发展，对环氧树脂的耐热性提出更高的要求；目前，环氧树脂的增韧研究已取得了一些显著的成果，其主要增韧途径有：在环氧基体中加入橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物等分散相来增韧，在环氧树脂网络中形成增韧剂的互穿、半互穿网络结构来增韧；或者用含有“柔性链段”的固化剂固化环氧树脂，利用网链分子柔顺性的升高，达到增韧的目的，但这些增韧改性方法均会对固化物的耐热性产生不利影响。同时，提高环氧树脂耐热性方法为以高官能度环氧树脂为基体，通过提高固化物的交联度提高热稳定性或将无机元素引入到环氧树脂体系中，这两种方式又导致韧性下降，研究人员发现，韧性与耐热性互为矛盾体，往往两者不能兼得。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种耐高温韧性环氧树脂，解决了现有技术中存在的问题，通过采用种子乳液聚合的方法开发出具有“软壳-硬核”纳米粒子增热增韧改性剂，及把“无机-有机”、“刚-柔”可控双互穿网络结构体系引入到环氧树脂材料中，借助壳核结构及交联的无机刚性链段与有机高分子化合物“柔链段”为能量传递桥梁，在界面处设计出多尺寸“刚-柔”结构，可形成一系列耐高温韧性环氧树脂材料，并将其应用于胶黏剂及灌封料产品中，为耐高温韧性环氧树脂的应用提供新的途径。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐高温韧性环氧树脂，所述耐高温韧性环氧树脂由环氧树脂、异氰酸酯、聚醚多元醇、无机纳米粒子、硅烷偶联剂改性而成。

5、优选的，环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、酚醛多环氧树脂以及脂环族类环氧树脂中的一种或几种的组合。

6、优选的，异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、六亚甲基二异氰酸酯hdi、甲苯二异氰酸酯tdi以及多亚甲基多苯基多异氰酸酯papi中的一种或几种的组合。

7、优选的，聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯-蓖麻油多元醇及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种的组合。

8、优选的，无机纳米粒子包括二氧化硅、碳化硅以及三氧化二铝中的一种或几种的组合。

9、优选的，二氧化硅包括球型硅微粉、熔融硅微粉以及结晶石英粉中的一种或几种的组合。

10、优选的，硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷kh550、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷kh560、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷kh570中的一种或几种的组合。

11、优选的，所述耐高温韧性环氧树脂灌封料的制备方法为按配比量将无机纳米粒子加入到配有搅拌器、温度计、氮气保护管的四口反应器中，升温至40-80摄氏度，通入氮气保护下，在搅拌条件下加入硅烷偶联剂，在40-80摄氏度下搅拌0.5-2小时，随后向反应器中加入异氰酸酯，再在70-140摄氏度下搅拌1-3小时，然后在搅拌条件下滴入聚醚多元醇，经过0.5小时滴加完毕，在温度70-140摄氏度下反应1-3小时，随后加入计量的环氧树脂，搅拌0.5-1小时，随后再搅拌条件下滴入聚醚多元醇，经过0.5小时滴加完毕，在70-140摄氏度下搅拌0.5-2小时，最终得到耐高温韧性环氧树脂。

12、(三)有益效果

13、本发明中通过使用异氰酸酯、无机纳米粒子以及硅烷偶联剂的组合，使得该环氧树脂能够在更高的温度下保持其物理性能，能够抵抗更高的温度，使其在高温工业应用中表现出色，不容易熔化或分解；这种环氧树脂具有较高的韧性，可以在冲击和振动条件下保持其完整性，这对于需要经常受到机械应力的应用，如汽车零部件或飞机结构，非常有益，由此制成的环氧树脂具有良好的力学性能、优秀的耐热性能以及良好的介电性能等多重优点，并且成本合理，适合工业化生产和大规模使用。

技术特征：

1.一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述耐高温韧性环氧树脂由环氧树脂、异氰酸酯、聚醚多元醇、无机纳米粒子、硅烷偶联剂改性而成，其质量配比为：环氧树脂60-80％、异氰酸酯8-10％、聚醚多元醇5-8％、无机纳米粒子10-15％、硅烷偶联剂3-5％。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、酚醛多环氧树脂以及脂环族类环氧树脂中的一种或几种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述异氰酸酯包括二苯基甲烷二异氰酸酯mdi、六亚甲基二异氰酸酯hdi、甲苯二异氰酸酯tdi以及多亚甲基多苯基多异氰酸酯papi中的一种或几种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯二醇、聚氧化丙烯三醇、聚氧化丙烯-蓖麻油多元醇及聚四氢呋喃二醇中的一种或几种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述无机纳米粒子包括二氧化硅、碳化硅以及三氧化二铝中的一种或几种的组合。

6.根据权利要求5所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述二氧化硅包括球型硅微粉、熔融硅微粉以及结晶石英粉中的一种或几种的组合。

7.根据权利要求1所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷kh550、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷kh560、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷kh570中的一种或几种的组合。

8.根据权利要求1所述的一种耐高温韧性环氧树脂，其特征在于，所述耐高温韧性环氧树脂灌封料的制备方法为按配比量将无机纳米粒子加入到配有搅拌器、温度计、氮气保护管的四口反应器中，升温至40-80摄氏度，通入氮气保护下，在搅拌条件下加入硅烷偶联剂，在40-80摄氏度下搅拌0.5-2小时，随后向反应器中加入异氰酸酯，再在70-140摄氏度下搅拌1-3小时，然后在搅拌条件下滴入聚醚多元醇，经过0.5小时滴加完毕，在温度70-140摄氏度下反应1-3小时，随后加入计量的环氧树脂，搅拌0.5-1小时，随后再搅拌条件下滴入聚醚多元醇，经过0.5小时滴加完毕，在70-140摄氏度下搅拌0.5-2小时，最终得到耐高温韧性环氧树脂。

技术总结
本发明涉及环氧树脂技术领域，尤其涉及一种耐高温韧性环氧树脂，其包含将无机纳米粒子先后与硅烷偶联剂、异氰酸酯、聚醚多元醇反应而制备环氧树脂改性剂，然后通过环氧树脂改性剂与异氰酸酯以及环氧树脂反应而制备耐高温韧性环氧树脂，本发明的耐高温韧性环氧树脂具有良好的力学性能、优秀的耐热性能以及良好的介电性能等多重优点，并且成本合理，适合工业化生产和大规模使用。

技术研发人员：王坤燕,郭其鹏,宋志国,唐培松,吕本荣,刘战强,俞超,黄剑虹
受保护的技术使用者：浙江国能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15