本发明涉及环氧树脂固化物材料领域，具体涉及一种环氧固化剂的组合筛选方法。
背景技术：
环氧树脂固化是指一类能与环氧树脂反应，并形成交联网络结构固化物。由于将固化剂引入到环氧树脂中，使交联网络的分子量、形态和交联密度都发生了变化，环氧树脂的力学性能、热稳定性和化学稳定性都会发生变化，因此可以说固化剂的种类和性质很大程度上决定了环氧固化产物的性质。目前基础的环氧固化剂有脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐，但是随着环氧树脂向着功能化，专用化、配套化、系列化、精细化、绿色化方向发展，其所用的环氧树脂固化剂也随之得到发展，各种改性固化剂应运而生。环氧固化剂的改性方法众多，如缩胺改性，mannich反应改性，二聚酸改性，环氧改性和异氰酸酯改性等等。面对如此众多的环氧树脂固化剂，如何选择需要性能的产品变得格外棘手和艰巨。国内在材料筛选大多还是采用正交法，手工配样的阶段，费时费力，而且容易出现差错，不利于开发工作的深入进行。
传统的环氧固化剂的筛选一般采用逐一制备、固化、测试的方式，由于工艺步骤多，在整个工艺过程中不可避免的参杂外界所造成的不可重复的影响，从而使结果发生偏差，影响判断正确性。同时由于需要评价的环氧固化剂的种类数量繁多，工作量巨大，需要花费大量的人力、时间成本，不利于开发工作的深入进行。
技术实现要素：
常规方法在制备及效能评定上存在费时费力、手动配分组合粗放、筛选结果不够全面、影响因素多、可靠性差等问题，为了解决环氧固化剂材料开发及筛选， 本发明提出了一种环氧固化剂的组合筛选方法。
组合材料是指通过控制各种化合物的成分以及配比，将各种材料有规律的结合形成一系列材料群体，然后通过高通量的筛选方式快速的寻找合适的结构材料并对其进行优化。由于应用了组合材料技术，并通过高通量、集约化筛选，使得组合材料方法在劳动强度和功效上得到极大的优势。
本发明采用高通量超声雾化喷涂系统实现环氧树脂固化物的制备，其中超声雾化喷涂前驱体溶液为环氧树脂跟各种固化剂，利用前驱体溶液的注入装置，根据设计更换不同环氧树脂-固化剂的组合阵列，阵列点的组合和配比规律变化，且可反向寻址。将此阵列应用于纳米压痕仪进行微区的测试表征，获取材料的基本性能数据，从而实现相同条件下对同一组合阵列的高通量、可比性的筛选。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种环氧固化剂的组合筛选方法，具体包括以下步骤：
(1)配制前驱体溶液及进行阵列设计；
(2)将步骤(1)配制的前驱体溶液采用超声雾化喷涂系统进行喷涂，以建立固化物组合阵列；
(3)采用纳米压痕仪测量固化物组合阵列中固化物的基本性能数据，以提供相应的基本性能数据结果；和
(4)输出步骤(3)的数据结果，对固化物组合阵列中固化物材料进行筛选。
进一步地，还包括步骤(5)，对所述步骤(4)的筛选结果重复所述步骤(1)-(4)进行进一步筛选。
进一步地，所述步骤(1)中的前躯体溶液包括环氧树脂和固化剂。
进一步地，所述前躯体溶液还包括改性剂和/或溶剂，所述改性剂为聚乙二醇或氧化钡或二氧化硅，所述溶剂为无水乙酵。
进一步地，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂或E-51环氧树脂。
进一步地，所述固化剂选自脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐及其改性胺中的一种或几种。
进一步地，所述步骤(2)的超声雾化喷涂系统在喷涂后需使用前驱体清洗溶液进行清洗。
进一步地，所述前驱体清洗溶液为环氧树脂的良溶剂，选自甲苯、苯、苯甲醇、丙酮中的一种或几种。
进一步地，所述基本性能数据包括材料的硬度、应力应变、弹性模量等力学性能等数据。
本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明方法采用组合材料方法一次性的建立组合材料模板，在相同条件下建立组合材料库，辅以高通量的筛选分析技术，有效缩短研发周期，所得的结果也更为系统、真实；利用组合材料原理，利用高通量超声雾化系统完成物料的自动配分，获得大容量的，组分配比精确规律变化的环氧固化物组合阵列；采用纳米压痕仪进行高效筛选，一次性记录材料的硬度、应力应变、弹性模量等力学性能，从而实现相同条件下对同一组合阵列的高通量、可比性的筛选。本发明应用了组合材料技术，并通过高通量、集约化筛选，使得组合材料方法在劳动强度和功效上得到极大的优势。
附图说明
图1为本发明环氧固化剂的组合筛选的阵列组合设计示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。
本发明提供了一种环氧固化剂的组合筛选方法，具体包括如下步骤：
(1)前驱体溶液的配置及阵列设计；
(2)超声雾化喷涂建立环氧固化物组合阵列，通过高通量超声雾化喷涂系统，将环氧树脂、固化剂作为前驱体装入系统的前驱体溶液的储存装置中；在前驱体溶液中可适当按需添加一些改性剂或溶剂，用以调整前驱体溶液的黏度和表面张力等性能，使其更有利于雾化喷涂系统喷涂；借助于高通量超声雾化系统对前驱体种类跟量的控制，就可实现各种配比及种类环氧固化物制备目的；
(3)前驱体溶液混合注射装置清洗，每完成一次超声雾化喷涂操作，必须利用盛装溶剂的前驱体溶液进行清洗，避免对下一次喷涂组分的干扰；
(4)纳米压痕仪测试组合阵列，利用纳米压痕仪的微区表征方式，一次性记录材料的硬度、应力应变、弹性模量等力学性能等数据结果，以提供相应的基本性能数据结果；和
(5)输出步骤(4)的数据结果，对固化物组合阵列中固化物材料进行筛选；
(6)步骤(5)的筛选结果可重复上述步骤进行进一步的优化，最后根据结果进行常规的方法制备样板进行其他性能的对比，最终决定是否符合实际的需要。
本发明技术方案中涉及的环氧树脂前驱体包括但不限于双酚A型环氧树脂及其混合溶液或双酚F型环氧树脂及其混合溶液；环氧树脂固化剂前驱体包括但不限于，脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐及其改性胺等；前驱体清洗溶液为环氧树脂的良溶剂能，包括但不限于甲苯、苯、苯甲醇、丙酮。
实施例环氧固化剂的组合筛选，具体包括以下步骤：
(1)阵列设计：阵列组合设计见下图；
前驱体溶液的配制：环氧树脂为E-51环氧树脂，固化剂分别为NX2003，NX2007，NX2009，NX5444，NX5454，NX6035以及甲苯。
(2)采用高通量超声雾化系统，进行多次反复清洗，注入前躯体溶液，按照设计进行取样混合喷射制备。
(3)将上述喷射制备得到的固化物组合阵列采用纳米压痕仪进行常规力学性能、光泽度测试，结果表明：
a.NX5444在配比0.9:1时具有更好的任性；
b.NX5454具有更好的附着力；
c.NX2007弹性模量最大；
d.NX2009具有更好的光泽度。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。