本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，涉及一種環(huán)氧樹脂組合物。
背景技術：
高模量PBO纖維與環(huán)氧樹脂制備的復合材料已被用作結構材料，應用于航天器和空間探測器中。PBO纖維在擁有一系列優(yōu)異性能的同時，也存在自身的缺點。PBO纖維的表面非常光滑，呈化學惰性，不易與樹脂基體浸潤，致使復合材料的界面結合強度較低，無法充分體現(xiàn)增強體的作用。因此改善環(huán)氧樹脂與PBO纖維的浸潤性與界面結合性是很有必要的。
為了改變環(huán)氧樹脂對PBO纖維的浸潤性，一般分為兩個方面：一是對PBO纖維進行表面改性，二是對環(huán)氧樹脂基體進行改性，其中：對PBO纖維直接進行表面改性難免會對纖維本身的性能造成不同程度上的破壞，影響材料的性能，所以通過對環(huán)氧樹脂基體進行物理和化學改性就顯得尤為關鍵了。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)氧樹脂組合物，其在用于與PBO纖維制備復合材料時具有良好的浸潤性和界面結合性能。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一種環(huán)氧樹脂組合物，以重量份計，包括如下組分：環(huán)氧樹脂100份、固化劑10~80份、增韌劑2~40份、促進劑0~20份、稀釋劑0~25份、偶聯(lián)劑1~15份、納米TiO21~3份。
本發(fā)明中，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值為0.48~0.54；25℃下粘度為11000~14000mPa.s；固化劑為3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯甲烷（H-256）或低分子量聚酰胺；促進劑為2,4,6-三（二甲胺基甲基）苯酚（DMP-30）；增韌劑為聚酰胺或端羧基液體丁腈橡膠；稀釋劑為1,4-丁二醇二縮水甘油醚；偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH-560）或γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH-550）；納米TiO2為表面改性后的納米TiO2，改性劑為KH-560，具體改性方法如下：在乙醇中加入納米TiO2和KH-560，KH-560的用量為TiO2質(zhì)量的2~6%，利用超聲粉碎機超聲2小時，超聲功率為500~1000W。
一種利用上述環(huán)氧樹脂組合物與PBO纖維制備環(huán)氧樹脂體系/PBO纖維復合材料的方法，包括如下步驟：
一、環(huán)氧樹脂改性：
當增韌劑為端羧基液體丁腈橡膠時，首先將增韌劑、偶聯(lián)劑先加入到環(huán)氧樹脂中，加熱并機械攪拌，在90~120℃的溫度下反應3~4小時，得到改性后的環(huán)氧樹脂預聚物；然后在改性后的環(huán)氧樹脂預聚物中加入固化劑、促進劑、稀釋劑和納米TiO2，得到化學與填料改性后的環(huán)氧樹脂。
當增韌劑為聚酰胺時，首先將偶聯(lián)劑先加入到環(huán)氧樹脂中，加熱并機械攪拌，在90~120℃的溫度下反應3~4小時，得到改性后的環(huán)氧樹脂預聚物；然后在改性后的環(huán)氧樹脂預聚物中加入增韌劑、固化劑、促進劑、稀釋劑和納米TiO2，得到化學與填料改性后的環(huán)氧樹脂。
二、制備環(huán)氧樹脂體系/PBO纖維復合材料：
將化學與填料改性后的環(huán)氧樹脂攪拌均勻后真空脫泡，然后將纏繞好的PBO纖維浸潤到其中，浸泡10~20分鐘后轉移到已經(jīng)預熱過的金屬模具中，按照相應固化制度進行固化，得到復合材料。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點：
1、本發(fā)明使用的反應性稀釋劑使得環(huán)氧樹脂組合物在常溫下就具有一定流動性，且稀釋劑具有環(huán)氧結構能參與反應，相比添加非活性稀釋劑，樹脂固化物的性能更佳；
2、本發(fā)明使用的增韌劑和環(huán)氧樹脂具有反應性，使固化物具有更優(yōu)良的機械性能；
3、本發(fā)明使用的偶聯(lián)劑具有環(huán)氧基團，既能增加環(huán)氧樹脂與PBO纖維的粘接性能，又能增加固化物的交聯(lián)密度；
4、本發(fā)明的環(huán)氧樹脂組合物對PBO纖維具有較好的浸潤性，與PBO纖維結合性好。
具體實施方式
下面結合實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步的說明，但并不局限于此，凡是對本發(fā)明技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍中。
實施例1：
以重量份計，本實施例中的環(huán)氧樹脂組合物由如下組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑32份、增韌劑20份、促進劑1份、稀釋劑25份、偶聯(lián)劑3份、納米TiO21份。
本實施例中，所述環(huán)氧樹脂為液態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值0.48~0.54，型號E-51。
本實施例中，所述固化劑為H-256，江蘇惠峰。
本實施例中，所述增韌劑為聚酰胺，型號651。
本實施例中，所述稀釋劑為1,4-丁二醇二縮水甘油醚，阿拉丁產(chǎn)品；
本實施例中，所述偶聯(lián)劑為KH-550。
本實施例中，所述納米TiO2：60~100nm，阿拉丁產(chǎn)品；
本實施例中，所述促進劑為DMP-30。
本實施例中，上述環(huán)氧樹脂組合物可用于制備E-51+H-256環(huán)氧樹脂體系/PBO纖維復合材料，具體制備步驟如下：
將100份E-51環(huán)氧樹脂和3份KH-550混合，在機械攪拌下加熱到90℃反應4小時；然后加入25份1,4-丁二醇二縮水甘油醚、1份改性后納米TiO2，超聲分散1小時，最后加入32份H-256、1份DMP-30和20份聚酰胺651，混合均勻后真空脫泡；然后與PBO纖維利用模具制備復合材料，固化制度為90℃保溫2小時，120℃保溫2小時，150℃保溫2小時。
按照上述方法對環(huán)氧樹脂進行改性后，復合材料的層間剪切強度ILSS從未改性的31.2Mpa增加到改性后的41.1MPa，單絲拔出強度IFSS從未改性20.4MPa增加到了27.9MPa。
實施例2：
本實施例與實施例1不同的是，所述偶聯(lián)劑為KH-560。
實施例3：
本實施例與實施例1或2不同的是，所述環(huán)氧樹脂組合物由如下組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑32份、增韌劑20份、稀釋劑25份、偶聯(lián)劑3份、納米TiO21份。
實施例4：
本實施例與實施例1或2不同的是，所述環(huán)氧樹脂組合物由如下組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑32份、增韌劑20份、偶聯(lián)劑3份、納米TiO21份。
實施例5：
以重量份計，本實施例中的環(huán)氧樹脂組合物由如下組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑30份、增韌劑30份、促進劑1份、稀釋劑25份、偶聯(lián)劑3份、納米TiO21份。
本實施例中，所述環(huán)氧樹脂為液態(tài)雙酚A環(huán)氧樹脂，環(huán)氧值0.48~0.54，型號E-51。
本實施例中，所述固化劑為聚酰胺，型號651。
本實施例中，所述增韌劑為聚端羧基液體丁腈橡膠，型號TL910。
本實施例中，所述稀釋劑為1,4-丁二醇二縮水甘油醚，阿拉丁產(chǎn)品；
本實施例中，所述偶聯(lián)劑為KH-550。
本實施例中，所述納米TiO2：60~100nm，阿拉丁產(chǎn)品；
本實施例中，所述促進劑為DMP-30。
本實施例中，上述環(huán)氧樹脂組合物可用于制備E-51+聚酰胺651環(huán)氧樹脂體系/PBO纖維復合材料，具體制備步驟如下：
將100份E-51環(huán)氧樹脂、30份TL910、3份KH-550混合，在機械攪拌下加熱到120℃反應3小時；然后加入25份1,4-丁二醇二縮水甘油醚、1份改性后納米TiO2，超聲分散1小時；再加入30份聚酰胺651、1份DMP-30，混合均勻后真空脫泡；然后與PBO纖維利用模具制備復合材料，固化制度為40℃保溫2小時，80℃保溫2小時。
實施例6：
本實施例與實施例5不同的是，所述偶聯(lián)劑為KH-560。
實施例7：
本實施例與實施例6不同的是，所述環(huán)氧樹脂組合物由如下組分組成：環(huán)氧樹脂100份、固化劑30份、增韌劑30份、促進劑1份、偶聯(lián)劑3份、納米TiO21份。