一种改性环氧树脂的制备方法及改性环氧树脂与流程

本公开涉及碳纤维复合材料生产领域，特别涉及一种改性环氧树脂的制备方法及改性环氧树脂。

背景技术：

1、作为新一代轻量化材料，碳纤维复合材料(cfrp)在车辆、轨道交通、船舶等领域具有广阔的应用前景。环氧树脂具有良好的力学性能、粘接性能、耐腐蚀性能、电学性能以及尺寸稳定性等，是碳纤维复合材料最常用的基体树脂之一。但环氧树脂固化后较脆，抗冲击性差，这就限制了碳纤维复合材料的大规模应用。

技术实现思路

1、为解决相关技术中存在的问题，本公开提供了一种改性环氧树脂的制备方法及改性环氧树脂。

2、本公开示例性的实施例的第一方面，提供一种改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

3、在氮气保护条件下，将二异氰酸酯以第一预设浓度分散在第一溶剂中，得到第一溶液；

4、在氮气保护条件下，按照所述二异氰酸酯和二元胺的第一预设物质的量比例，向所述第一溶液中加入第二预设浓度的所述二元胺的有机溶液，在第一反应条件下，得到第二溶液；

5、在氮气保护条件下，按照所述二异氰酸酯和双酚a型环氧树脂的第二预设物质的量比例，将所述双酚a型环氧树脂加入所述第二溶液中，在第二反应条件下，得到所述改性环氧树脂。

6、在一些示例性的实施例中，所述第一反应条件包括：在40-50℃的温度下，以180-250rpm/min的转速搅拌反应1-2h后，冷却至20-30℃；

7、所述第二反应条件包括：在50-60℃的温度下，以180-250rpm/min的转速搅拌反应3-4h后，经旋蒸处理。

8、在一些示例性的实施例中，所述第一预设浓度为0.45-1.10mol/l；所述第一溶剂包括四氢呋喃、甲苯、二氧六环和二甲基甲酰胺中的一种或几种。

9、在一些示例性的实施例中，所述第一预设物质的量比例为1:0.95～1:1.05；所述第二预设物质的量比例为1:0.007-1:0.23。

10、在一些示例性的实施例中，所述第二预设浓度为0.45-1.10mol/l；所述二元胺的有机溶液的溶剂包括四氢呋喃、甲苯、二氧六环和二甲基甲酰胺中的一种或几种。

11、在一些示例性的实施例中，所述向所述第一溶液中加入第二预设浓度的所述二元胺的有机溶液，包括：在20-30℃的温度下，向所述第一溶液中，以180-220rpm/min的转速，边搅拌边滴加入第二预设浓度的所述二元胺的有机溶液。

12、在一些示例性的实施例中，所述将双酚a型环氧树脂加入所述第二溶液中，包括：在20-30℃的温度下，向所述第二溶液中，以180-220rpm/min的转速，边搅拌边加入所述双酚a型环氧树脂。

13、在一些示例性的实施例中，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

14、在一些示例性的实施例中，所述二元胺包括乙二胺、二氨基二苯甲烷、聚醚胺、二氨基联苯醚和对苯二胺中的一种或几种。

15、本公开示例性的实施例的第二方面，提供一种改性环氧树脂，所述改性环氧树脂根据上述的改性环氧树脂的制备方法制得。

16、本公开的有益效果包括但不限于：本公开所提供的改性环氧树脂的制备方法中，首先将二异氰酸酯与二元胺聚合反应生成聚脲链段，再通过聚脲链段端部的异氰酸根与后续添加的双酚a型环氧树脂的仲羟基反应，将聚脲链段接枝到双酚a型环氧树脂的侧链上，得到聚脲改性的环氧树脂，能够提高环氧树脂固化物的韧性，将该聚脲改性的环氧树脂用于生产碳纤维复合材料时，对碳纤维复合材料也有良好的增强增韧效果。该制备方法合成工艺简单，异氰酸根与氨基、羟基的反应活性高，因此易于扩链生成聚脲链段，还易于使聚脲链段接枝到双酚a型环氧树脂的侧链，对双酚a型环氧树脂进行有机功能化改性，制得聚脲改性的环氧树脂。由该制备方法所制得的聚脲改性的环氧树脂具有较高的韧性，将该聚脲改性环氧树脂用于生产碳纤维复合材料，能对碳纤维复合材料起到良好的增强增韧效果；此外，接枝聚脲链段端部的活性氨基可以与环氧树脂的环氧基团发生加成反应，提高树脂体系的交联密度，因此还能改善环氧树脂的耐热性能。

17、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，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述第一预设浓度为0.45-1.10mol/l；所述第一溶剂包括四氢呋喃、甲苯、二氧六环和二甲基甲酰胺中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述第一预设物质的量比例为1:0.95-1:1.05；所述第二预设物质的量比例为1:0.007-1:0.23。

5.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述第二预设浓度为0.45-1.10mol/l；所述二元胺的有机溶液的溶剂包括四氢呋喃、甲苯、二氧六环和二甲基甲酰胺中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述向所述第一溶液中加入第二预设浓度的所述二元胺的有机溶液，包括：在20～30℃的温度下，向所述第一溶液中，以180-220rpm/min的转速，边搅拌边滴加入第二预设浓度的所述二元胺的有机溶液。

7.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述将双酚a型环氧树脂加入所述第二溶液中，包括：在20～30℃的温度下，向所述第二溶液中，以180-220rpm/min的转速，边搅拌边加入所述双酚a型环氧树脂。

8.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的改性环氧树脂的制备方法，其特征在于，所述二元胺包括乙二胺、二氨基二苯甲烷、聚醚胺、二氨基联苯醚和对苯二胺中的一种或几种。

10.一种改性环氧树脂，其特征在于，所述改性环氧树脂根据权利要求1-9任一项所述的改性环氧树脂的制备方法制得。

技术总结
本公开提供了一种改性环氧树脂的制备方法及改性环氧树脂，该制备方法包括以下步骤：在氮气保护条件下，将二异氰酸酯以第一预设浓度分散在第一溶剂中，得到第一溶液；在氮气保护条件下，向第一溶液中加入第二预设浓度的二元胺的有机溶液，在第一反应条件下，得到第二溶液；在氮气保护条件下，将双酚A型环氧树脂加入第二溶液中，在第二反应条件下，得到改性环氧树脂。本公开所提供的改性环氧树脂的制备方法合成工艺简单，且所制备的改性环氧树脂以及该改性环氧树脂所生产的碳纤维复合材料具有较高的强度和韧性，且具有较好的耐热性能。

技术研发人员：郭鹏宗,杨爽,王钧
受保护的技术使用者：中复神鹰碳纤维股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15