專利名稱：聚乙烯縮醛類環氧樹脂的制作方法
技術領域：
本發明涉及樹脂，尤其涉及一種能夠提高抗撕裂強度及模數，使纖維復合材料的破壞韌性及在較高的荷重下材料的破斷延伸率增強，有效強化纖維復合材料的具聚乙烯縮醛類環氧樹脂。
背景技術：
纖維環氧樹脂預浸材廣泛的應用于航天、汽車、休閑產業等行業，如腳踏車、安全鞋頭、輕航機尾翼、小型賽車傳動軸、風帆布危桿及輕量化的高級高爾夫球桿和球拍等。
復合材料產業中，因為單一方向預浸材料本身具有偏軸向的應用以適應產品力學的特性，所以樹脂與纖維的接面強度是特別重要的一環。
以單一方向纖維復合材料為例，纖維方向的高抗張性質(tensiie properties)為材料應用與結構設計主要的參考依據。然而其橫向(transverse)的機械性質通常很低，主要是因為復材的偏軸向性質受基材(matrix)以及纖維與樹脂間結合力(bond strength between resin and fibres)的影響。此外，單一方向復材件的橫向破斷延伸率也比順纖維方向的破斷延伸率要低，因此，即便是一類均向性的層板(quasi-isotropic laminate)，其最初失效(first failure)的發生也是起因于材料的低橫向性質而使之出現于非軸向的地方，使得層板于纖維方向的抗張性質無法有效的被利用。降低樹脂基材的模數可提高復材非軸向的延伸率，但其壓縮性質(compressive properties)也隨之降低，進而影響到材料的彎曲性質(flexural properties)。
為解決前述問題，該行業的從業者研發出一種用于纖維強化復合材料的環氧樹脂組合物，如臺灣專利公告第336245號案，其包括，在環氧樹脂100重量單位中，含有(a)70重量單位以上具由2官能性環氧樹脂的環氧樹脂，(b)實質上不溶于包括橡膠相環氧樹脂的微粒子，以及(c)硬化劑。前述的環氧樹脂組合物雖可提高纖維復合材料的破壞強度，但卻也造成樹脂彎曲模數降低的問題，進而會影響相關的抗壓及彎曲性質，因此仍有再加以改進的必要。

發明內容
本發明的主要目的在于克服現有產品存在的上述缺點，而提供一種聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其包括(a)環氧樹脂、(b)聚乙烯縮醛類樹脂、(c)異氰酸鹽基樹脂中、(d)硬化劑、(e)促進劑，屬于增韌型環氧樹脂，具有極高的抗撕裂強度及樹脂彎曲模數，能夠提高纖維復合材料的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率。
本發明的目的是由以下技術方案實現的。
本發明聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，其包括(a)環氧樹脂、(b)聚乙烯縮醛類樹脂、(c)異氰酸鹽基樹脂、(d)硬化劑、(e)促進劑；其中，(b)聚乙烯縮醛類樹脂的配比為0至30phr，(c)異氰酸鹽基樹脂的配比為0至50phr；該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時為零。
前述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其中聚乙烯縮醛類樹脂的配比以19.5phr為最佳。
前述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其中異氰酸鹽基樹脂的配比以39.6phr為最佳。
前述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其中硬化劑為雙氰胺(dicyandiamide)，所述促進劑為DCMU。
前述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其中雙氰胺硬化劑添加量為3至7phr，所述DCMU促進劑添加量為2至4phr。
前述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其中環氧樹脂是BPA型環氧樹脂。
本發明聚乙烯縮醛類環氧樹脂的有益效果是，其配方含有(a)環氧樹脂；(b)聚乙烯縮醛類樹脂；(c)異氰酸鹽基樹脂；(d)硬化劑；(e)促進劑；其中，聚乙烯縮醛類樹脂的配比為0至30phr，異氰酸鹽基樹脂的配比為0至50phr，且該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時為零；從而得到一增韌型環氧樹脂；其具有極高的抗撕裂強度及樹脂彎曲模數，并可提高纖維復合材料的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率，可以增加復合材料非軸向的斷裂延伸率，還可以有效的避免模數的降低，使之不影響相關的抗壓及彎曲性質。
四

圖1為本發明聚乙烯縮醛類環氧樹脂成型工藝條件圖。
五具體實施例方式
本實施例聚乙烯縮醛類環氧樹脂的配方含有
(a)環氧樹脂，如BPA型環氧樹脂；(b)0至30phr的聚乙烯縮醛類樹脂；(c)0至50phr的異氰酸鹽基樹脂；且該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時為零；(d)雙氰胺(dicyandiamide)硬化劑；(e)DCMU促進劑；由此而得到一種增韌型環氧樹脂配方。
為比較本發明聚乙烯縮醛類環氧樹脂的抗撕裂強度(層間剪切強度)、樹脂彎曲模數及破壞韌性，因此依據下表的配方成份制作五個實施例，并進行相關實驗測試。

本發明聚乙烯縮醛類環氧樹脂的制備工藝按照表中所載的各個實施例01的配方比例分別進行(1)配料步驟將各實施例的樹脂依表列所需比例加入加溫攪拌桶內，在120℃以上的溫度條件下進行融熔摻合攪拌至均勻熔解為止。若在有酮類溶劑的情形下，將溫度設于80～85℃摻合入料系統，并利用熱交換器冷凝蒸發溶劑，并使其回流至攪拌系統內直至系統均勻溶解為止。
其中以熱熔法制備的樹脂系統在樹脂融熔摻合后，冷卻至適當溫度后加入所定量的硬化劑與促進劑，攪拌均勻即可。
以溶劑系統摻合時，可利用蒸餾方式將溶劑餾出后即可得溶劑殘留量1％以下的樹脂，冷卻至適當溫度后加入所定量的硬化劑與促進劑，再攪拌均勻即可。
若是制備成溶劑型樹脂，溶劑不需餾出，在常溫下即可下料，再加入所定量的硬化劑與促進劑系統，攪拌均勻。欲含浸纖維時再調整樹脂系統的比重黏度即可。
(2)成型條件依硬化劑而確定，將樹脂或已含浸樹脂的纖維層板置于試片模具中，并施以適當的成型溫度、壓力與時間，在真空或者非真空狀態下成型。本實驗中，其硬化周期為150℃/30min，壓力為50kg/cm2，可參閱圖1所示。
(3)實驗結果，如下表所示

由實驗結果的數據可知，配方中同時具有聚乙烯縮醛類樹脂及異氰酸鹽基樹脂的實施例1具有最佳的樹脂彎曲強度(MPa)、樹脂彎曲模數(Gpa)、抗撕裂強度(層間剪切強度)及破壞韌性，而僅加入聚乙烯縮醛類樹脂或異氰酸鹽基樹脂之實施例2至4也都有相當優異的抗撕裂強度(層間剪切強度)及破壞韌性，而未加入聚乙烯縮醛類樹脂或異氰酸鹽基樹脂的實施例5其樹脂彎曲強度(MPa)、樹脂彎曲模數(Gpa)、抗撕裂強度(層間剪切強度)及破壞韌性都明顯偏低。從而可知，本發明的配方顯然能賦予環氧樹脂極高的抗撕裂強度及樹脂彎曲模數，并提高纖維復材的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率，且其除了可以增加復材非軸向的斷裂延伸率外更可以有效的避免模數的降低，使之不影響相關的抗壓及彎曲性質。
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
權利要求
1.一種聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，其包括(a)環氧樹脂、(b)聚乙烯縮醛類樹脂、(c)異氰酸鹽基樹脂、(d)硬化劑、(e)促進劑；其中，(b)聚乙烯縮醛類樹脂的配比為0至30phr，(c)異氰酸鹽基樹脂的配比為0至50phr；該聚乙烯縮醛類樹脂與該異氰酸鹽基樹脂的份量不同時為零。
2.根據權利要求1所述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，所述聚乙烯縮醛類樹脂的配比以19.5phr為最佳。
3.根據權利要求1所述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，所述異氰酸鹽基樹脂的配比以39.6phr為最佳。
4.根據權利要求1所述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，所述硬化劑為雙氰胺(dicyandiamide)，所述促進劑為DCMU。
5.根據權利要求1所述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，所述雙氰胺硬化劑添加量為3至7phr，所述DCMU促進劑添加量為2至4phr。
6.根據權利要求1所述的聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其特征在于，所述環氧樹脂是BPA型環氧樹脂。
全文摘要
本發明提供一種聚乙烯縮醛類環氧樹脂，其包括(a)環氧樹脂、(b)0～30phr的聚乙烯縮醛類樹脂、(c)0～50phr異氰酸鹽基樹脂、(d)硬化劑、(e)促進劑，聚乙烯縮醛類樹脂與異氰酸鹽基樹脂的份量不同時為零，上述組合的樹脂具有極高的抗撕裂強度及模數，并可提高纖維復材的破壞韌性以及在較高的荷重下材料的破斷延伸率。
文檔編號C08L63/00GK1696193SQ200510075278
公開日2005年11月16日 申請日期2005年6月10日 優先權日2005年6月10日
發明者施茂喬 申請人:施茂喬