一种表面改性的磨碎纤维及其制备方法和用其制备的高韧性改性环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面改性的磨碎纤维及其制备方法和用其制备的高韧性改性环氧树脂及其制备方法。所述表面改性的磨碎纤维包括磨碎纤维和附着在磨碎纤维表面的环氧树脂，磨碎纤维通过硅烷偶联剂使环氧乳液中的环氧树脂附着在磨碎纤维表面。所述改性环氧树脂中各原料的质量份数配比为：环氧树脂原料80

【技术实现步骤摘要】
一种表面改性的磨碎纤维及其制备方法和用其制备的高韧性改性环氧树脂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及材料制备
，具体为一种表面改性的磨碎纤维及其制备方法，和利用表面改性的磨碎纤维制备高韧性、高强改性环氧树脂及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂是一类应用极其广泛的热固性树脂，具有优异的力学性能、耐腐蚀性能、电绝缘性能等优点，广泛的应用于航空航天、风电、绝缘材料、涂料等工业领域。但是由于其体系内部较高的交联度，尤其是酸酐固化体系中，导致环氧树脂的韧性不足。
[0003]目前，提高酸酐固化体系的环氧树脂的韧性往往通过添加增塑剂，如聚氨酯封端的增塑剂和一些热塑性橡胶颗粒等，但这种增韧的树脂体系会降低树脂体系的强度、硬度和模量等。如专利CN107109176 B将一种由羧基封端的丁二烯
‑
丙烯腈共聚物添加到环氧树脂中，形成了核/壳结构的橡胶颗粒的树脂体系，明显改善了环氧树脂体系的韧性，也降低了树脂体系的玻璃化温度和模量。还有一些采用混合醇降低环氧固化体系的交联密度的方法提高韧性，如专利CN112552486 A将乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙三醇、聚乙二醇等加入到酸酐固化体系的环氧树脂体系中，提高了原有树脂的韧性，也降低了树脂的玻璃化转变问题。
[0004]近年来，也有如热致液晶增、互穿网络聚合物、超支化聚合物、纳米颗粒等增韧方式，既可以改善树脂体系的韧性，而模量强度也不会降低的，甚至略有增加的方法，但这些制备方法往往工艺复杂，生产条件难等特点，因此，寻找一种操作简单、易于大规模生产、工艺性好的新方法具有非常重要的现实意义。

技术实现思路

[0005]针对
技术介绍
中存在的问题，提出一种表面改性的磨碎纤维及其制备方法、及利用改性磨碎纤维增强的环氧树脂及其制备方法，可以明显的提升环氧树脂的韧性同时增加环氧树脂体系强度和模量。
[0006]本专利技术提出一种表面改性的磨碎纤维，其特征在于：表面改性的磨碎纤维包括磨碎纤维和附着在所述磨碎纤维表面的有机物，所述有机物包括硅烷偶联剂和环氧树脂。其表面有机物与磨碎纤维的重量比1
‑
2.5:100，环氧树脂为环氧乳液中的环氧树脂。
[0007]进一步的，所述磨碎纤维为直径在10
‑
22微米，长度在10
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400微米。
[0008]进一步的，所述硅烷偶联剂为3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、3
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、氨乙基氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或者多种。
[0009]进一步的，所述环氧乳液优选按照以下步骤制备得到：将所述环氧树脂和非离子乳化剂混合，之后将混合得到的混合体系与水混合，得到所述的环氧乳液。
[0010]进一步的，所述环氧乳液中的环氧树脂为双酚A环氧、双酚F型环氧、氢化双酚A型环氧、酚醛环氧中的一种或者多种。
[0011]进一步的，所述环氧乳液中的非离子乳化剂的为聚氧乙烯醚、聚氧丙烯醚、环氧乙烷和环氧丙烷嵌段共聚物中的任意一种或者两者以上混合物。
[0012]进一步的，所述环氧乳液中非离子乳化剂的比例为环氧树脂重量比的7.5
‑
22.5％。
[0013]进一步的，所述环氧乳液的固含量优选为40～70wt％，具体可为40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％或70wt％；所述环氧乳液中乳化剂的含量优选占环氧树脂质量的7.5～22.5wt％，具体可为8.3wt％、8.5wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％、21wt％、22wt％、22.5wt％。
[0014]进一步的，在本专利技术提供的上述环氧乳液制备步骤中，所述环氧树脂和乳化剂进行混合的温度优选为95～100℃，具体可为95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃；所述环氧树脂和乳化剂进行混合的转速优选为800～1300r/min，具体可为800r/min、850r/min、900r/min、950r/min、1000r/min、1050r/min、1100r/min、1150r/min、1200r/min、1250r/min或1300r/min；所述混合体系与水进行混合的方式优选为向所述混合体系中滴加水。
[0015]本专利技术提出一种表面改性的磨碎纤维的制备方法，步骤如下：
[0016]步骤1：将丙酮加入到反应容器中，加热到50
‑
70℃，将磨碎纤维加入其中，均匀搅拌溶解1
‑
4h，过滤晾干，溶剂和磨碎纤维的重量比为2
‑
4：1。
[0017]步骤2：将硅烷偶联剂加入到乙醇的去离子水溶液中室温搅拌，加入醋酸，调节PH值至4
‑
5，形成硅烷偶联剂的水解液。其中各种物质的重量比为去离子水：无水乙醇：硅烷＝70
‑
80：10
‑
15：5
‑
10。
[0018]步骤3：将环氧乳液加入到硅烷偶联剂的水解液中，室温均匀搅拌30
‑
90min。环氧乳液固体物质与偶联剂的重量比为2
‑
5：1。
[0019]步骤4：将晾干的磨碎纤维加入到上诉乳液中，室温均匀搅拌1
‑
4h，减压过滤。放入120℃的烘箱中，烘干，研磨后密封保存。
[0020]本专利技术提出一种改性环氧树脂，其特征在于：改性环氧树脂由环氧树脂原料、稀释剂、固化剂、改性的磨碎纤维、促进剂组成。
[0021]上述的改性环氧树脂，各原料的质量份数配比为：
[0022]环氧树脂原料80
‑
100份
[0023]稀释剂5
‑
15份
[0024]改性的磨碎纤维0.1
‑
2.5份
[0025]固化剂70
‑
90份
[0026]促进剂1
‑
5份
[0027]进一步的，所述的环氧树脂原料为双酚A环氧结构式为：
[0028]其中m为0，1，2，3，4，5中的一种或者多种。
[0029]进一步的，所述的稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚，1，4己二烷二甲醇二缩水甘油醚、二缩水甘油醚、月桂酸缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚，丙三醇三缩水甘油醚中的一种
或者多种。
[0030]进一步的，所述的固化剂为邻苯二甲酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、甲基纳迪克酸酐、偏苯三甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、聚己二酸酐中的一种或者多种。
[0031]进一步的，所述的促进剂为咪唑类化合物、苄胺类化合物、季铵盐中的一种或者多种。
[0032]本专利技术又提出一种改性环氧树脂的制备方法，步骤如下：
[0033]步骤1：将环氧树脂原料和稀释剂按比例混合，搅拌1<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面改性的磨碎纤维，其特征在于：所述表面改性的磨碎纤维包括磨碎纤维和附着在磨碎纤维表面的环氧树脂等有机物，所述磨碎纤维通过硅烷偶联剂使环氧乳液中的环氧树脂附着在磨碎纤维表面。2.根据权利要求1所述表面改性的磨碎纤维，其特征在于其表面有机物与所述磨碎纤维的重量比1
‑
2.5:100。3.根据权利要求1或2所述的表面改性的磨碎纤维，其特征在于所述磨碎纤维的直径在10
‑
22微米，长度在10
‑
400微米。4.根据权利要求1或2所述的表面改性的磨碎纤维，其特征在于，环氧乳液包括环氧树脂、乳化剂和水，将所述环氧树脂和乳化剂混合，之后将混合得到的混合体系与水混合，得到所述的环氧乳液。5.根据权利要求1或2所述的表面改性的磨碎纤维，其特征在于，环氧乳液中非离子乳化剂的比例为树脂重量比的7.5
‑
22.5％。6.一种如权利要求1
‑
5所述的表面改性的磨碎纤维的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：将丙酮加入到反应容器中，加热到50
‑
70℃，将磨碎纤维加入其中，均匀搅拌溶解1
‑
4h，过滤晾干，溶剂和磨碎纤维的重量比为2
‑
4：1；步骤2：将硅烷偶联剂加入到乙醇的去离子水溶液中室温搅拌，加入醋酸，调节PH值至4
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5；其中各种物质的重量比为去离子水：无水乙醇：硅烷＝70
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80：10
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15：5
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10；步骤3：将环氧乳液加入到硅烷偶联剂的水解液中，室温均匀搅拌30
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90min；环氧乳液固体物质与偶联剂的重量比为2
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5：1；步骤4：将晾干的磨碎纤维加入到上述乳液中，室温均匀搅拌1
‑
4h，减压过滤；放入120℃的烘箱中，烘干，研磨后密封保存。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：郝名扬，曾庆文，龙浩，韩利雄，王洲一，曹均凯，李艳平，谭明军，谢远隆，
申请(专利权)人：重庆国际复合材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：