專利名稱：一種強韌性環氧酸酐浸漬漆的制備方法及浸漬漆的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種浸潰漆的制備方法及浸潰漆，確切地說是一種籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)增韌環氧酸酐浸潰漆的制備方法及浸潰漆。
背景技術：
在研究絕緣結構體系中的諸多材料中，浸潰漆的研究是至關重要的。隨著環保的要求的提升，國家提出的節能減排的號召，這對浸潰漆的研究提出了更高的要求，浸潰漆的研究逐步轉向少污染、無污染的環保 型浸潰漆。這要求浸潰漆不僅要具有高耐熱性能、高機械性能和高溫電氣性能，而且要具有低揮發，甚至無揮發份的要求。環氧樹脂具有優異的粘接性，耐磨性、力學性能、電絕緣性能、化學穩定性、耐高低溫性以及低收縮率，以其高強度的固化體系來維持電機運行的整體機械性能，以達到確保電機絕緣電氣性能。但其固化物脆性大，沖擊強度低、易開裂，在材料的耐疲勞性能和橫向開裂性能方面難以滿足日益發展的工程技術要求，使其應用受到了一定的限制。為此國內外許多學者對環氧樹脂的改性做了大量的工作，以改善環氧樹脂的韌性，并逐步建立起了橡膠類彈性體改性[I]、熱塑性樹脂改性[2]、互傳網絡(IPN)改性[3]、液晶聚合物(TLCP)改性[4]等改性體系和方法。然而，前三種方法在改善韌性的同時，材料的耐熱性和其他力學性能(如彈性模量、拉伸強度等)則有所降低，同時TLCP改性因成本昂貴難以實現產業化。20世紀80年代以來，隨著納米塑料的出現和納米復合技術的形成，納米塑料以其卓越的綜合性能引起了人們的廣泛興趣，有機/無機雜化材料的合成成為高分子領域的一大研究熱點，由于無機納米粒子對聚合物的增強增韌，克服了傳統增韌體系在增韌聚合物的同時使其剛度和強度降低的缺點，因此環氧樹脂的改性研究進入一個全新的時期。然后，無機納米粒子增韌環氧樹脂作為浸潰使用存在一個較大的問題，即無機納米粒子與環氧樹脂不能相容，這必然導致浸潰漆在浸潰工藝上的使用存在缺陷。因此，POSS作為一種全新的有機無機雜化納米粒子增韌環氧酸酐浸潰漆引起廣泛的興趣。籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種包含有機/無機結構的雜化結構的納米粒子，有以下化學結構式
gR'\ ooR'A ο X-r
'Si'0zSttR'SI ySc^R
(R為反應性或者惰性基團)(R為非反應性基團，R’為官能團)
據上式可見POSS由Si和O組成內部無機骨架，外部連接有機基團R，尺寸為I一3納米，POSS具有較強的結構對稱性，尺寸穩定性、耐高溫性及均一性。POSS不僅完全克服了傳統的無機納米粒子的缺點(與基體樹脂的不相容)，而且POSS改性環氧樹脂具有2大優點POSS的無機納米粒子核在環氧樹脂中象剛性無機填料(顆粒)，具有增塑作用；當POSS分子的有機原子團臂被植入耐熱性能較好的“柔性段”時，能增加網鏈分子的活動能力，可以得到較理想的增韌效果。
發明內容
本發明旨在提供一種新型強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法及浸潰漆，該法技術關鍵在于采用與環氧酸酐體系能互溶的納米粒子，通過物理和化學的方法引入環氧酸酐體系進行增韌改性。所述的納米粒子為籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(P0SS)。本發明的一種強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法，采用以下技術方案
一種強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法，該法是將按重量份計100份環氧樹脂投入反應釜中，升溫到60°C，加入70-90份酸酐在轉速100-200rpm攪拌30 — 45 min，然后加入1-50份籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(P0SS)，在室溫轉速100-200rpm繼續攪拌1-1. 5h形成環氧酸酐浸潰漆。優選地，所述環氧樹脂在投入反應釜中之前，需經過分子蒸餾處理。優選地，所述籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是通過物理和化學的方法將納米級POSS粒子引入到環氧酸酐體系中的。本發明還提供了一種新型強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法制得的環氧酸酐浸潰漆，該強韌性環氧酸酐浸潰漆按重量份計包括
100份環氧樹脂、70— 90份酸酐、I一50份籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(P0SS)。所述的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)為含有可參與環氧樹脂反應的活性基團或者惰性基團的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷，其通式可表示為RxRY(Si01. 5)n，其中n=8、x+y=8 ;其中R可以為活性基團脂肪族環氧基團、脂環族環氧基團、胺基、氫原子中的一種或惰性基團苯基、環戊基、氯丙基、對硝苯基中的一種。優選地，所述的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種由Si和O組成內部無機骨架，外部連接有機基團R，尺寸為I一3納米，POSS具有較強的結構對稱性，尺寸穩定性、耐高溫性及均一性，鑒于R基團的可設計性，可通過物理和化學的方法將納米級POSS粒子引入到環氧酸酐體系中，固化后形成一種有機無機雜化材料，具有優異的綜合性能。尤其在韌性方面得到明顯提高，材料的韌性提高在10%-200%。所述的環氧樹脂經過分子蒸餾處理的雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、酚醛環氧樹脂中的一種或幾種的組合物。所述的酸酐包括甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、納迪克酸酐等的一種或幾種的組合物。本發明的有益效果
I、采用有機/無機雜化納米粒子(POSS)通過物理和化學的方法引入到環氧酸酐體系中，克服了傳統無機納米粒子與環氧酸酐體系的相容性問題以及分散性問題。2、通過籠狀多面體低聚倍半硅氧烷的外圍 R基團的種類，可以一定程度改變調整籠狀多面體低聚倍半硅氧烷增韌環氧樹脂的機理及固化產物的結構，起到有效的增韌作用，材料的韌性提高在10%-200%。3、將籠狀多面體低聚倍半硅氧烷引入到環氧酸酐體系制備的增韌環氧酸酐浸潰漆能應用于高強度的絕緣結構體系中。
具體實施方式
以下實施例是對本發明的進一步說明，但本發明不限于下述實施例。實施例I
將雙酚A環氧樹脂100. Og投入反應釜中，升溫到60°C，加入甲基四氫苯二甲酸酐90. 0g，攪拌30min，然后加入10. Og含脂肪族環氧基團P0SS，在轉速100-200rpm繼續攪拌Ih形成均一透明的溶液即可。實施例2
將雙酚F環氧樹脂100. Og投入反應釜中，升溫到60°C，加入甲基納迪克酸酐70. Og,攪拌30 min,然后加入10. Og含脂肪族環氧基P0SS，在轉速100_200rpm繼續攪拌Ih形成均一透明的溶液即可。實施例3
將酚醛環氧樹脂100. Og投入反應釜中，升溫到60°C，加入甲基納迪克酸酐80. Og,攪拌
30min，然后加入10. Og含脂肪族環氧基團P0SS，在轉速100-200rpm繼續攪拌Ih形成均一透明的溶液即可。實施例4
將雙酚A環氧樹脂100. Og投入反應釜中，升溫到60°C，加入甲基四氫苯二甲酸酐90. Og,攪拌30 min,然后加入10. Og含氯丙基基團P0SS，在轉速100_200rpm繼續攪拌Ih形成均一透明的溶液即可。POSS加入，能與環氧酸酐體系有較好的相容性，整個體系呈現均一透明。相比于純的環氧酸酐體系，POSS/環氧酸酐體系固化物的拉伸強度和沖擊強度都有明顯的提高。從表中可以看出POSS對環氧酸酐體系有顯著的增強與增韌作用。
權利要求
1.一種強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法，其特征在于將按重量份計100份環氧樹脂投入反應釜中，升溫到60°C，加入70-90份酸酐在轉速100-200rpm攪拌30 min，然后加入1-50份籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)，在室溫轉速100-200rpm繼續攪拌Ih形成環氧酸酐浸潰漆。
2.根據權利要求I所述的一種強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法，其特征在于所述環氧樹脂在投入反應釜中之前，需經過分子蒸餾處理。
3.根據權利要求I所述的一種強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法，其特征在于所述籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是通過物理和化學的方法將納米級POSS粒子引入到環氧酸酐體系中的。
4.一種根據權利要求I所述強韌性環氧酸酐浸潰漆的制備方法制得的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的強韌性環氧酸酐浸潰漆按重量份計包括 100份環氧樹脂、70— 90份酸酐、I一50份籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(P0SS)。
5.根據權利要求4所述的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的環氧樹脂經過分子蒸餾處理的雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、脂環族環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂、酚醛環氧樹脂中的一種或幾種的組合物。
6.根據權利要求4所述的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的酸酐包括甲基四氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、納迪克酸酐等的一種或幾種的組合物。
7.根據權利要求4所述的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)為含有可參與環氧樹脂反應的活性基團或者惰性基團的籠 多面體低聚倍半硅氧烷，其通式可表示為RxRY(Si01. 5)n，其中n=8、x+y=8 ;其中R可以為活性基團或惰性基團。
8.根據權利要求7所述的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的活性基團R為脂肪族環氧基團、脂環族環氧基團、胺基或氫原子中的一種。
9.根據權利要求7所述的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的惰性基團R為苯基、環戊基、氣丙基或對硝苯基中的一種。
10.根據權利要求4所述的環氧酸酐浸潰漆，其特征在于所述的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種由Si和O組成內部無機骨架，外部連接有機基團R，尺寸為I一3納米。
全文摘要
本發明公開一種強韌性環氧酸酐浸漬漆的制備方法及浸漬漆，該法是將按重量份計100份環氧樹脂投入反應釜中，升溫到60℃，加入70-90份酸酐在轉速100-200rpm攪拌30min，然后加入1-50份籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)，在室溫轉速100-200rpm繼續攪拌1h形成環氧酸酐浸漬漆。所采用的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)是一種含有可參與環氧樹脂反應的活性基團或者惰性基團的籠狀多面體低聚倍半硅氧烷，其通式可表示為RXRY(SiO1.5)n，其中n=8、x+y=8；其中R可以為活性基團脂肪族環氧基團、脂環族環氧基團、胺基、氫原子中的一種或惰性基團苯基、環戊基、氯丙基、對硝苯基中的一種，具有優異的綜合性能。尤其在韌性方面得到明顯提高，材料的韌性提高在10%-200%。
文檔編號C09D7/12GK102618150SQ201210124120
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者李鴻巖, 王楷, 費明, 趙慧宇 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司