CN101870798B - 一种环氧树脂团状模塑料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环氧树脂团状模塑料及其制备方法。它由环氧树脂糊、固化剂混合料与短切纤维以35～40∶4～5∶65～70质量份数比捏合均匀而成；其中：环氧树脂糊按质量份数计，含有环氧树脂80～120份，增塑剂5-10份，填料4-8份，脱模剂3-6份，偶联剂0.5-2份；固化剂混合料按质量份数计，含有潜伏性固化剂4-7份，促进剂1-3份，胺类固化剂6-10份；短切纤维的长度为1/8英寸～1/2英寸。其制备方法比传统方法省去了熟化步骤，通过在环氧树脂中添加改性组分及不同的固化体系制成团状模塑料；其方法简单、生产效率高、适用期长、易于成型，因其不需使用烘箱等加热设备，可节能降耗；适用于结构材料、绝缘及电气性能要求高的复合材料领域，易于推广实施。

Description

一种环氧树脂团状模塑料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂团状模塑料及其制备方法。

背景技术

模塑料技术是一种成熟的复合材料技术，它通过将树脂与纤维混合均匀后使用，具有质量均匀稳定、成型速度快、生产效率高的特点。通常的模塑料主要使用聚酯树脂作为树脂基体，具有成本低、固化温度低等特点，使用环氧树脂作为模塑料的树脂基体，在某些特殊的技术领域具有独特的优势，如要求较长的储存期、高的玻璃化转变温度、较好的力学性能和电气性能等领域。

目前使用环氧树脂用作模塑料原料的配方较少，均采用潜伏性的固化体系，大多需熟化后才能使用，工艺较为复杂；如公开号为CN101096443A的中国专利申请公开了一种环氧树脂片状模塑料的制备方法，是将环氧树脂糊制备后，加入短切纤维混合均匀后，再通过刮刀制成片材，然后经烘箱增稠24-96小时熟化，控制增稠温度为28-40℃，得到环氧树脂片状模塑料。熟化工序在现有的环氧树脂模塑料的制备中是必不可少的工序，其耗能耗时，不易操作且生产效率低。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种无需熟化、工艺简单、易于操作，生产效率高的环氧树脂团状模塑料及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种环氧树脂团状模塑料，其特点为：它由环氧树脂糊、固化剂混合料与短切纤维以35～40∶4～5∶65～70的质量份数比捏合均匀而成；其中：环氧树脂糊按质量份数计，含有环氧树脂80～120份，增塑剂5-10份，填料4-8份，脱模剂3-6份，偶联剂0.5-2份；固化剂混合料按质量份数计，含有潜伏性固化剂4-7份，促进剂1-3份，胺类固化剂6-10份；短切纤维的长度为1/8英寸～1/2英寸。

上述环氧树脂糊中的环氧树脂可选用液体双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂以及脂环环氧树脂中任意一种或者二种的组合物；

上述的增塑剂可选用聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯或邻苯二甲酸二丁酯中任一种；

在环氧树脂糊中加入的填料可选用市售的通用填料，可选用二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或氧化铝中任一种；加入的脱模剂包括树脂用无机或有机内脱模剂，可选用蒙旦蜡、硅脂或硬脂酸锌中的任一种；加入的偶联剂选用硅烷系偶联剂，该硅烷系偶联剂可选用：KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂中任一种；硅烷系偶联剂所起的作用是提高环氧树脂体系的润湿性，使形成的胶接面综合性能更佳。

上述固化剂混合料中的胺类固化剂可选用乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、异佛尔酮二胺或聚醚胺中任一种；潜伏性固化剂可选用普通双氰胺或电子级双氰胺；促进剂选用N、N-二甲基二苯基脲或N、N-二乙基二苯基脲；二种固化剂与一种促进剂的协同使用可使环氧树脂体系具有期望的粘度和固化工艺性能。

上述的短切纤维可以根据产品的用途及使用要求，选用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或石英纤维中任一种，优先使用短切玻璃纤维。

为了实现上述目的，本发明还提供了一种制备上述环氧树脂团状模塑料的方法，包括步骤如下：

1)制备环氧树脂糊；

2)将胺类固化剂与潜伏性固化剂搅拌均匀后，再加入促进剂搅拌成固化剂混合料后备用；

3)取步骤1)的环氧树脂糊35-40质量份、步骤2)的固化剂混合料4-5质量份与65～70质量份的短切纤维通过捏合机捏合30分钟后得到所述环氧树脂团状模塑料。

其中：步骤1)所述环氧树脂糊包括在80～120份环氧树脂中按比例加入增塑剂5-10份、填料4-8份、脱模剂3-6份、偶联剂0.5-2份，经高速搅拌混合均匀制成；步骤2)所述固化剂混合料是在6-10份的胺类固化剂中加入潜伏性固化剂4-7份混合搅拌均匀后，再加入促进剂1-3份继续搅拌均匀制成；步骤3)所用的短切纤维长度为1/8英寸～1/2英寸。

上述的环氧树脂、增塑剂、填料、脱模剂、偶联剂所用材料的选择与份数，胺类固化剂、潜伏性固化剂与促进剂所用材料的选择与份数以及短切纤维的选择及长度均如前所述，此处不再赘述。

本发明采用了上述技术方案，其有益效果如下：1)通过对环氧树脂模塑料的配方设计，几种固化剂的协同使用，制备出一种在室温环境内不黏手，低温下不硬脆的模塑料用树脂体系；该树脂体系不需要进行冷却粉碎，与短切纤维直接捏合制备出团状模塑料后也无需熟化，省去了传统方法中必需要有的熟化步骤，与传统方法相比，工艺简单，生产效率高；2)由于增塑剂的加入，使得该环氧树脂模塑料具有优异的工艺和力学性能，拉伸强度达160MPa以上。3)适用期长、易于成型，因其不需使用烘箱等加热设备，还具有节能降耗的作用，易于推广实施。

具体实施方式

本发明的环氧树脂团状模塑料，由环氧树脂糊、固化剂混合料与短切纤维以35～40∶4～5∶65～70的质量份数比捏合均匀而成；其中：环氧树脂糊按质量份数计，含有环氧树脂80～120份，增塑剂5-10份，填料4-8份，脱模剂3-6份，偶联剂0.5-2份；固化剂混合料按质量份数计，含有潜伏性固化剂4-7份，促进剂1-3份，胺类固化剂6-10份；短切纤维的长度为1/8英寸～1/2英寸。

为使模塑料具有良好的物化、机械性能，上述的环氧树脂可选用液体双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂以及脂环环氧树脂中任意一种或者二种的组合物；

上述的增塑剂可选用聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯或邻苯二甲酸二丁酯中任一种；增塑剂的加入减少了该固化树脂体系交联点间链运动的势垒，赋予了该环氧树脂体系更好的加工性和更大的柔韧性。

上述的填料可选用市售的无机填料，最佳可选用二氧化硅、碳酸钙、氢氧化铝或氧化铝中任一种；无机填料的使用，其作用是增加所述环氧树脂糊的粘度，降低成本、减少制品收缩率。

上述的脱模剂包括树脂用无机脱模剂或有机内脱模剂，可选用蒙旦蜡、硅脂或硬脂酸锌中的任一种，使用脱模剂的作用是使制品容易脱模，保证其制品的外观质量。

上述的偶联剂采用硅烷系偶联剂，可选用：KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂中任一种；硅烷系偶联剂所起的作用是提高环氧树脂体系的润湿性，使形成的胶结面综合性能更佳，。

上述的胺类固化剂可选用乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、异佛尔酮二胺或聚醚胺中任一种；潜伏性固化剂可选用普通双氰胺或电子级双氰胺；促进剂选用N、N-二甲基二苯基脲或N、N-二乙基二苯基脲；二种固化剂与一种促进剂的协同使用可使环氧树脂体系具有期望的粘度和固化工艺性能。

上述的短切纤维可以根据产品的用途及使用要求，选用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或石英纤维中任一种，优先使用短切玻璃纤维。

本发明第二个目的是提供了一种制备上述环氧树脂团状模塑料的方法，包括步骤如下：

1)制备环氧树脂糊；

2)将胺类固化剂与潜伏性固化剂搅拌均匀后，再加入促进剂搅拌成固化剂混合料后备用；

3)取步骤1)的环氧树脂糊35-40质量份、步骤2)的固化剂混合料4-5质量份与65～70质量份的短切纤维通过捏合机捏合30分钟后得到所述环氧树脂团状模塑料。

其中：步骤1)所述环氧树脂糊包括在80～120份环氧树脂中按比例加入增塑剂5-10份、填料4-8份、脱模剂3-6份、偶联剂0.5-2份，经高速搅拌混合均匀制成；步骤2)所述固化剂混合料是在6-10份的胺类固化剂中加入潜伏性固化剂4-7份混合搅拌均匀后，再加入促进剂1-3份继续搅拌均匀制成；步骤3)所用的短切纤维长度为1/8英寸～1/2英寸。

该制备方法改进了环氧树脂糊的配方，固化剂采用多种原料的协同使用，以及短切纤维的加入，使环氧树脂团状模塑料的制备方法更为简捷；同时，所用原料不需进行冷却粉碎，可以与短切纤维直接捏合形成团状模塑料制品，省去了传统工艺中必需要有的熟化步骤，提高了生产效率；与传统方法相比，工艺简单，节约了生产成本，降低了能耗，省时省力。

以下通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

除非另有说明，以下实施例所用的各种原料均可以通过商业途径获得。所用的份数均表示质量份。

实例1

先分别配制环氧树脂糊、固化剂混合料，并选定所用的短切纤维；其中：

环氧树脂糊选用型号为WSR618的液体双酚A型环氧树脂80份，邻苯二甲酸二甲酯5份，二氧化硅4份，蒙旦蜡3份，偶联剂KH550 0.5份，投入至高速搅拌机中，该高速搅拌机以800转/分钟的速度搅拌0.5小时后备用；高速搅拌机选用德国IKA公司生产的型号为：RW 20 DZM搅拌机。

固化剂混合料的配制，先选用异佛尔酮二胺10份，在其中加入普通双氰胺4份搅拌均匀后，再加入N、N-二甲基二苯基脲1份继续搅拌混合均匀后备用。

短切纤维选用1/4寸的短切玻璃纤维。

本发明环氧树脂团状模塑料的制备方法：取环氧树脂糊35份、固化剂混合料5份、短切玻璃纤维65份通过该捏合机混合30分钟后，即可得到该环氧树脂团状模塑料；该团状模塑料可以用来压制电气绝缘器件、集成电路的封装材料等。

该实例1样品性能测试方法及结果见表1。

实例2：

先分别配制环氧树脂糊、固化剂混合料，并选定所用的短切纤维；其中：

环氧树脂糊中选用环氧树脂110份，该环氧树脂中含有型号为WSR618的液体双酚A型环氧树脂60份和型号为ADK4901的双酚F环氧树脂树脂50份；增塑剂选用聚乙烯醇缩丁醛7份，填料选用碳酸钙5份，脱模剂选用硅脂4份，偶联剂选用KH560 1份。

固化剂混合料中含有的胺类固化剂选用乙二胺6份，潜伏性固化剂选用电子级双氰胺7份，促进剂选用N、N-二甲基二苯基脲2份；

短切纤维选用1/2寸短切碳纤维。

使用时取环氧树脂糊35份、固化剂混合料5份，短切纤维65投入至捏合机中，混合30分钟后，制成本发明所述的环氧树脂团状模塑料。该团状模塑料可以用来压制电气绝缘器件、集成电路的封装材料等。

样品性能测试方法及结果见表1.

实例3

先分别配制环氧树脂糊、固化剂混合料，并选定所用的短切纤维；其中：

环氧树脂糊中含有环氧树脂120份，其中包括60份型号为WSR618的液体双酚A型环氧树脂和60份型号为TDE-85的缩水甘油酯环氧树脂，增塑剂选用邻苯二甲酸二乙酯10份，填料选用氢氧化铝8份，脱模剂选用硬脂酸锌6份，偶联剂选用KH560硅烷偶联剂2份。

固化剂混合料中含有胺类固化剂选用二乙烯三胺7份，潜伏性固化剂选用电子级双氰胺7份，促进剂用N、N-二乙基二苯基脲3份。

短切纤维选用为1/8寸短切芳纶纤维。

使用时取环氧树脂糊35份、固化剂混合5份、短切芳纶纤维70份，投入至捏合机中，混合30分钟后，制成本发明的环氧树脂团状模塑料。该环氧树脂团状模塑料可以用来压制电气绝缘器件、集成电路的封装材料等。

其样品性能测试方法及结果见表1。

除上述实例外，环氧树脂糊中所用的环氧树脂还可选用缩水甘油胺环氧树脂以及脂环环氧树脂；增塑剂还可选用邻苯二甲酸二丁酯；胺类固化剂还可以选用三乙烯四胺、聚醚胺；填料还可选用氧化铝，短切纤维还可选用石英纤维等。

本发明上述实例中的样品性能测试所用的检测设备为常规的力学试验机和美国TA公司生产的型号为DMA2980的动态热分析仪。

表1

测试项目	测试方法	实施例1	实施例2	实施例3
					拉伸强度/MPa	GB1447-2005	161	202	185
拉伸破坏载荷/KN	GB1447-2005	10.25	14.05	13.16
					储存期(小于10℃)/月	冰箱中储存后复测强度	3	3	3
玻璃化转变温度/℃	使用动态热分析仪测试	120	125	120

Claims (7)

1.一种环氧树脂团状模塑料，其特征在于：它由环氧树脂糊、固化剂混合料与短切纤维以35～40∶4～5∶65～70的质量份数比捏合均匀而成；其中：环氧树脂糊按质量份数计，含有环氧树脂80～120份，增塑剂5-10份，填料4-8份，脱模剂3-6份，偶联剂0.5-2份；固化剂混合料按质量份数计，含有潜伏性固化剂4-7份，促进剂1-3份，胺类固化剂6-10份；短切纤维的长度为1/8英寸～1/2英寸；其中，所述潜伏性固化剂为普通双氰胺或电子级双氰胺中任一种；所述促进剂为N、N-二甲基二苯基脲或N、N-二乙基二苯基脲中任一种；所述胺类固化剂选用乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、异佛尔酮二胺或聚醚胺中任一种。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂团状模塑料，其特征在于：所述环氧树脂选用液体双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂以及脂环环氧树脂中任一种或两种的组合。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂团状模塑料，其特征在于：所述增塑剂选用聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯或邻苯二甲酸二丁酯中任一种。

4.根据权利要求1所述的环氧树脂团状模塑料，其特征在于：所述脱模剂为蒙旦蜡、硅脂或硬脂酸锌中任一种；所述偶联剂为KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂中任一种。

5.根据权利要求1所述的环氧树脂模塑料，其特征在于：所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或石英纤维中任一种。

6.一种环氧树脂团状模塑料的制备方法，包括如下步骤：

1)制备环氧树脂糊；

2)取胺类固化剂与潜伏性固化剂搅拌均匀后，再加入促进剂搅拌成固化剂混合料后备用；

3)取步骤1)的环氧树脂糊35-40质量份、步骤2)的固化剂混合料4-5质量份与65～70质量份的短切纤维通过捏合机捏合30分钟后得到所述环氧树脂团状模塑料；

其中：步骤1)所述环氧树脂糊包括在80～120份环氧树脂中按比例加入增塑剂5-10份、填料4-8份、脱模剂3-6份、偶联剂0.5-2份，经高速搅拌混合均匀制成；步骤2)所述固化剂混合料是在6-10份的胺类固化剂中加入潜伏性固化剂4-7份混合搅拌均匀后，再加入促进剂1-3份继续搅拌均匀制成；其中，所述的胺类固化剂选用乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、异佛尔酮二胺或聚醚胺中任一种；潜伏性固化剂为普通双氰胺或电子级双氰胺中任一种；所述促进剂为N、N-二甲基二苯基脲或N、N-二乙基二苯基脲中任一种；步骤3)所用的短切纤维长度为1/8英寸～1/2英寸。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂选用液体双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、脂环环氧树脂中的任一种或两种的组合；所述增塑剂选用聚乙烯醇缩丁醛、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯或邻苯二甲酸二丁酯中任一种；所述脱模剂选用蒙旦蜡、硅脂或硬脂酸锌中任一种；所述偶联剂为KH550硅烷偶联剂、KH560硅烷偶联剂或KH570硅烷偶联剂中任一种；所述短切纤维为玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维或石英纤维中任一种。