專利名稱：環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域的抗紫外材料的制備方法，特別是一種利用 分子篩原位的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著人類活動的延伸，尤其是現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，大氣臭氧層被嚴重破壞，越來 越多的紫外線穿過大氣層到達地表。紫外線的能量在314 419KJ之間，不僅能破 壞生物體的組織，還會破壞各種材料，比如使聚合物的化學(xué)鍵斷裂，造成塑料、橡 膠和涂料等聚合物材料以及聚合物基復(fù)合材料的氧化、老化而逐步喪失力學(xué)性能和 其它方面的性能，每年給人類帶來很大的損失。因此，提高材料的抗紫外性能是材 料開發(fā)的一個迫在眉睫的問題。
環(huán)氧樹脂，尤其是芳香族環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的力學(xué)性能，常用于復(fù)合材料的基 體，這些復(fù)合材料長期應(yīng)用于室外的環(huán)境。因此提高環(huán)氧樹脂材料的抗紫外線性能 顯得尤為重要。
目前，抗紫外線的聚合物材料都是采用添加紫外線屏蔽劑的共混方法制備的。 紫外線屏蔽劑分為無機和有機兩類。有機紫外線屏蔽劑盡管有著良好適配性的優(yōu) 點，但是有機物會存在毒性，不穩(wěn)定會分解的問題。而無機紫外線屏蔽劑具有穩(wěn)定， 對紫外線具有光譜吸收的特點，并且無毒，無刺激性，因而得到更廣泛的應(yīng)用。
分子篩是一種晶態(tài)多孔性材料，它的孔道系統(tǒng)具有孔徑大小分布窄，微觀高度 有序的特征。分子篩具有抗紫外的性能，是一種新型的紫外線屏蔽劑。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，公開號為CN101220134的中國專利，名稱為 "聚合松香二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂及其制備方法"，該技術(shù)自述為"本發(fā)明提供 了一種聚合松香二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂及其制備方法，該環(huán)氧樹脂來源于天然可再 生資源、分子具有稠環(huán)剛性結(jié)構(gòu)、其固化產(chǎn)物可以取代現(xiàn)有環(huán)氧樹脂材料，同時具 有優(yōu)良的抗紫外線性能，其制備方法是將聚合松香和環(huán)氧氯丙烷攪拌升溫，加入催
化劑，反應(yīng)結(jié)束后冷卻，依次加入溶劑、氫氧化鈉，反應(yīng)后過濾，濾液用水洗至無 鹵素離子，干燥，減壓去溶劑得產(chǎn)品。"該技術(shù)得到的聚合松香二縮水甘油酯環(huán)氧 樹脂具有強的抗紫外線性能，但其原理是采用脂環(huán)族環(huán)氧樹脂，即聚合松香二縮水
甘油酯環(huán)氧樹脂這種不含苯環(huán)的環(huán)氧樹脂替代常用的芳香族環(huán)氧樹脂，由于分子結(jié) 構(gòu)本身具有的差異，所得環(huán)氧樹脂相比芳香族環(huán)氧樹脂具有較強的抗紫外線性能。
但是也正是脂環(huán)族環(huán)氧樹脂與芳香族環(huán)氧樹脂這種分子結(jié)構(gòu)的差異，導(dǎo)致脂環(huán)族環(huán) 氧樹脂的力學(xué)性能，尤其是剛性遠遠差于芳香族環(huán)氧樹脂。若想在提高環(huán)氧樹脂抗 紫外線能力的同時保證環(huán)氧樹脂具有較好的力學(xué)性能，在環(huán)氧樹脂中加入有效的抗 紫外劑無疑是一種理想的途徑。申請?zhí)枮?00310108974的專利"分子篩基納米復(fù) 合抗紫外材料、其制備方法和用途"中也提到，利用納米團簇和分子篩所形成的主 客體納米材料可以有效地用于化妝品、涂料、橡塑工業(yè)中作為抗紫外劑，但其并未 涉及將無機納米抗紫外劑用于環(huán)氧樹脂中制備熱固性復(fù)合材料，更未提及相關(guān)材料 的制備方法和性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料及其制備方 法，本發(fā)明解決了目前環(huán)氧樹脂的紫外線輻射老化的問題，通過將其有效與環(huán)氧樹 脂復(fù)合來達到抗紫外線的效果，并且在提高材料抗紫外線能力的同時有效保證了材 料的力學(xué)性能。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，
本發(fā)明所涉及的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其組分和重量百分比為分子篩 0.5-5%，環(huán)氧樹脂70-85%，固化劑10-25%，促進劑0. 5-5%。 所述的分子篩重量百分比優(yōu)選為2-3%。
所述的分子篩是硅基分子篩，孔徑在4 20nm之間。 所述的環(huán)氧樹脂是芳香族的環(huán)氧樹脂，或者是脂環(huán)族的環(huán)氧樹脂。 所述的固化劑為可使所用環(huán)氧樹脂固化的酸酐類或胺類固化劑，如所述的固化
劑為甲基六氫苯酐，六氫苯酑，甲基四氫苯酐，四氫苯酐。
所述的促進劑為可促進所用環(huán)氧樹脂固化的物質(zhì)，如所述的促進劑為咪唑類化合物。
本發(fā)明所涉及的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟 第一步，將偶聯(lián)劑與分子篩以l: 100到10: 100的比例范圍在分散劑中攪拌 混合均勻，然后濾出分子篩在烘箱中烘干，備用。 所述的偶聯(lián)劑是硅垸偶聯(lián)劑。
第二步，將處理過的分子篩與環(huán)氧樹脂以l: 100到5: 100的比例范圍內(nèi)混合 均勻，然后加入固化劑和促進劑，固化成型，得到抗紫外環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
利用本發(fā)明所制備的抗紫外復(fù)合材料可采用適用于熱固性樹脂成型的通用方 法，如真空袋法，進行成型進而加工成制品。由于該材料本身的抗紫外性能和良好 的力學(xué)性能，該材料可應(yīng)用于制造室外大型復(fù)合材料器件如大型風(fēng)力發(fā)電機葉片 中，可有效提高的器件的耐候性和使用壽命。
本發(fā)明改進了現(xiàn)有提高環(huán)氧樹脂抗紫外線能力的方式主要是從分子設(shè)計的角 度，使用脂環(huán)族環(huán)氧樹脂來取代復(fù)合材料中常用的芳香族環(huán)氧樹脂，但這種方法在 提高材料抗紫外線能力的同時，由于分子結(jié)構(gòu)本身特點，往往帶來材料剛性等力學(xué) 性能的大幅度下降。本發(fā)明采用分子篩原位制備抗紫外環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，制得的 復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于50，在紫外線照射1000小時后，力學(xué)性能下降幅度 小于5%，該復(fù)合材料可用于工程材料領(lǐng)域，提高材料的紫外線屏蔽能力和抗紫外
老化能力。本發(fā)明提出通過添加分子篩這種無機納米抗紫外吸收劑的方式來提高復(fù) 合材料的抗紫外吸收能力，在得到抗紫外線復(fù)合材料的同時有效保證了材料的力學(xué) 性能，而且該方法適用于芳香族環(huán)氧樹脂和脂環(huán)族環(huán)氧樹脂等多種環(huán)氧樹脂，具有 適用性廣，效果好的特點。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進 行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下 述的實施例。
實施例1:
復(fù)合材料成分重量百分比，分子篩0.5%，環(huán)氧樹脂70%，固化劑25%，促進 劑4. 5%。
在錐形瓶中加入0.5重量份的分子篩和0.005份的硅垸偶聯(lián)劑，然后再加入 100重量份的分散劑丙酮，攪拌1小時，使之混合均勻。然后濾出分子篩，在60 'C烘箱中烘干，取出表面處理過的分子篩與70重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，
機械攪拌使之混合均勻，然后加入25重量份的甲基四氫苯酐和4. 5重量份的1-8-氨基乙基-2-甲基咪唑，再攪拌混合均勻。將混合物澆注到模具中，在100'C固化2 小時。得到抗紫外的復(fù)合材料。
經(jīng)測試，所制得的復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于50，在紫外線照射1000小時 后，力學(xué)性能下降幅度小于5%，該復(fù)合材料可用于工程材料等對材料力學(xué)性能要 求較高的領(lǐng)域。
實施例2:
復(fù)合材料成分重量百分比，分子篩5%，環(huán)氧樹脂80%，固化劑10%，促進劑5%。
在錐形瓶中加入5重量份的分子篩和0. 005份的硅烷偶聯(lián)劑，然后再加入100 重量份的分散劑丙酮，攪拌1小時，使之混合均勻。然后濾出分子篩，在60'C烘 箱中烘干，取出表面處理過的分子篩與80重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，機械 攪拌使之混合均勻，然后加入10重量份的四氫苯酐和5重量份的2-甲基咪唑，再 攪拌混合均勻。將混合物澆注到模具中，在10(TC固化2小時。得到抗紫外的復(fù)合 材料。
經(jīng)測試，所制得的復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于55，在紫外線照射1000小時 后，力學(xué)性能下降幅度小于5%，該復(fù)合材料可用于工程材料等對材料力學(xué)性能要 求較高的領(lǐng)域。
實施例3:
復(fù)合材料成分重量百分比，分子篩4%，環(huán)氧樹脂85%，固化劑10%，促進劑1%。
在錐形瓶中加入4重量份的分子篩和0. 005份的硅垸偶聯(lián)劑，然后再加入100 重量份的分散劑丙酮，攪拌1小時，使之混合均勻。然后濾出分子篩，在6(TC烘 箱中烘干；取出表面處理過的分子篩與85重量份的脂環(huán)族環(huán)氧樹脂混合，機械攪 拌使之混合均勻，然后加入10重量份的四氫苯酐和1重量份的1-8-氨基乙基-2-甲基咪唑，再攪拌混合均勻。將混合物澆注到模具中，在10(TC固化2小時。得到 抗紫外的復(fù)合材料。
經(jīng)測試，所制得的復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于55，在紫外線照射1000小時 后，力學(xué)性能下降幅度小于4%，該復(fù)合材料可用于工程材料等對材料力學(xué)性能要
求較高的領(lǐng)域。 實施例4:
復(fù)合材料成分重量百分比，分子篩2%，環(huán)氧樹脂75%，固化劑22%，促進劑1%。
在錐形瓶中加入2重量份的分子篩和0. 005份的硅垸偶聯(lián)劑，然后再加入100 重量份的分散劑丙酮，攪拌1小時，使之混合均勻。然后濾出分子篩，在60℃烘 箱中烘干；取出表面處理過的分子篩與75重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，機械 攪拌使之混合均勻，然后加入22重量份的六氫苯酐和l重量份的2-甲基咪唑，再 攪拌混合均勻。將混合物澆注到模具中，在100'C固化2小時。得到抗紫外的復(fù)合 材料。
經(jīng)測試，所制得的復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于50，在紫外線照射1000小時 后，力學(xué)性能下降幅度小于5%，該復(fù)合材料可用于工程材料等對材料力學(xué)性能要 求較高的領(lǐng)域。
實施例5:
復(fù)合材料成分重量百分比，分子篩5%，環(huán)氧樹脂75%，固化劑19.5%，促進 劑0. 5%。
在錐形瓶中加入5重量份的分子篩和0. 005份的硅烷偶聯(lián)劑，然后再加入100 重量份的丙酮，攪拌1小時，使之混合均勻。然后濾出分子篩，在60℃烘箱中烘 干；
取出表面處理過的分子篩與75重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂混合，機械攪拌使 之混合均勻，然后加入19.5重量份的六氫苯酐和0.5重量份的2-甲基咪唑，再攪 拌混合均勻。將混合物澆注到模具中，在100'C固化2小時。得到抗紫外的復(fù)合材 料。
經(jīng)測試，所制得的復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于50，在紫外線照射1000小時 后，力學(xué)性能下降幅度小于5%，該復(fù)合材料可用于工程材料等對材料力學(xué)性能要 求較高的領(lǐng)域。
權(quán)利要求
1、一種環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征在于，其組分和重量比為分子篩0.5-5％，環(huán)氧樹脂70-85％，固化劑10-25％，促進劑0.5-5％。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所述的分 子篩重量百分比為2-3%。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所 述的分子篩是硅基分子篩，孔徑在4 20nm之間。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所述的環(huán) 氧樹脂是芳香族的環(huán)氧樹脂，或者是脂環(huán)族的環(huán)氧樹脂。.
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所述的固 化劑為酸酐類或胺類固化劑。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或者5所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所 述的固化劑為甲基六氫苯酐，六氫苯酐，甲基四氫苯酐，四氫苯酐。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所述的促 進劑為環(huán)氧樹脂固化的物質(zhì)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或者7所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料，其特征是，所 述的促進劑為咪唑類化合物。
9、 一種如權(quán)利要求1所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟第一步，將偶聯(lián)劑與分子篩以l: 100到10: IOO的比例范圍在分散劑中攪拌混合均勻，然后濾出分子篩在烘箱中烘干，備用；第二步，將處理過的分子篩與環(huán)氧樹脂以1: 100到5: 100的比例范圍內(nèi)混合均勻，然后加入固化劑和促進劑，固化成型，得到抗紫外環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的環(huán)氧樹脂抗紫外復(fù)合材料的制備方法，其特征是， 所述的偶聯(lián)劑是硅烷偶聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域的抗紫外環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及其制備方法，其組分和重量比為分子篩0.5-5％，環(huán)氧樹脂70-85％，固化劑10-25％，促進劑0.5-5％。其方法為第一步，取分子篩與偶聯(lián)劑在分散劑中攪拌混合均勻，然后濾出分子篩在烘箱中烘干，備用；第二步，將處理過的分子篩與環(huán)氧樹脂混合均勻，然后加入固化劑和促進劑，固化成型，得到抗紫外環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，所述的分子篩在復(fù)合材料中的質(zhì)量比在0.5-5％。該復(fù)合材料紫外線屏蔽系數(shù)大于50，在紫外線照射1000小時后，力學(xué)性能下降幅度小于5％，該復(fù)合材料可用于工程材料領(lǐng)域，提高材料的紫外線屏蔽能力和抗紫外老化能力。
文檔編號C08L63/00GK101358018SQ200810200619
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月27日
發(fā)明者康 孫, 張文泉, 朱學(xué)軍, 王俊卿, 竇紅靜 申請人:無錫阿科力化工有限公司;上海交通大學(xué)