一种高模量低粘度环氧树脂及制备方法与流程

文档序号:17047598发布日期:2019-03-05 19:44阅读:818来源:国知局

本发明涉及高分子材料技术领域,进一步地说,是涉及一种高模量低粘度环氧树脂及制备方法。



背景技术:

纤维增强环氧树脂复合材料具有比强度高、比模量高,密度小、结构尺寸稳定、耐腐蚀、抗疲劳以及材料性能可设计等优点,已广泛应用于航空航天、交通运输、风电叶片制造、化工防腐、建筑工程和体育器材等领域。

液体灌注成型技术是复合材料快速成型的新工艺,是液体树脂在真空压力场作用下注入预先铺设纤维增强材料的模具内,借助负压的作用液体树脂均匀完全地浸渍、渗透整个纤维层,并同时完成自身交联固化反应形成制品。液体灌注成型工艺具有效率高、生产周期短、过程简单、成本低的优点。

环氧树脂低粘度、高强度优异的综合力学性能是保证液体灌注成型工艺实施和纤维复合材料大型制件稳定性能的必要条件。

中国发明专利申请cn101880443a公开了采用聚乙二醇二缩水甘油醚为活性稀释剂,添加量为10份时体系粘度大幅度降低,但是拉伸强度<70mpa,模量<2.8gpa,综合力学性能差。另外,该专利也采用加入25份的环己醇二缩水甘油醚稀释剂降低粘度,力学性能在75mpa左右。

中国发明专利申请cn201310436270.2公开了采用双a型环氧树脂与丁二醇二缩水甘油醚共混的a组分与异弗尔酮二胺和硅烷偶联剂共混的b组分固化,力学性能在72mpa左右。

中国发明专利申请cn201410646155.2公开了采用胺改性环氧树脂,酸酐作为固化剂,25℃体系粘度为100-500mpa·s,拉伸强度85mpa左右,拉伸模量3.2-3.4gpa,断裂伸长率4%-5%。

中国发明专利申请cn201510412109.0公开了一种用碳纤维增强环氧树脂,该体系得到最拉伸强度为80mpa。

但是以上所述专利对环氧树脂力学性能提升效果有限,或者成本高。



技术实现要素:

为解决现有技术中出现的问题,本发明提供了一种高模量低粘度环氧树脂及制备方法。采用添加适量低粘度的胺,得到低粘度环氧树脂组份,与固化剂混合,进行固化反应,得到拉伸强度高、拉伸模量高、韧性好的环氧树脂固化物,本发明适用各种环氧树脂,方法简单。

本发明的目的是提供一种高模量低粘度环氧树脂。

所述高模量低粘度环氧树脂是由包括以下组分的原料固化而得:

基体树脂、固化剂和增韧剂;

所述的各组分按重量百分比计:

基体树脂为48wt%-69wt%;优选为55wt%-65wt%;

固化剂为38wt%-59wt%;优选为35wt%-45wt%;

增韧剂为1wt%-3wt%;

所述基体树脂为环氧树脂和活性稀释剂混合物;

所述环氧树脂为本领域内常规的环氧树脂;

所述的活性稀释剂为二乙烯三胺,三乙烯四胺,正丁胺,正辛胺,十二胺,乙二胺,二正丙胺,二正辛胺中的一种或组合。

所述的活性稀释剂的用量环氧树脂质量的2wt%-20wt%,优选3wt%-15wt%。

所述的固化剂优选为孟烷二胺,异佛尔酮二胺,双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷,4,4’-二氨基二环己基甲烷,双(4-氨基环己基)甲烷,4,4’-二氨基二苯基甲烷,二氨基二苯基砜,间苯二胺中一种或组合。

所述增韧剂为腰果酚和/或n-二缩水甘油苯胺。

本发明将环氧树脂中添加适量低粘度胺类活性稀释剂,环氧树脂与胺类活性稀释剂混合均匀成为环氧树脂组分,采用胺类为固化剂在降低体系的粘度的同时,通过向树脂体系加入极少量增韧剂,在保证完整交联网络的情况下,提高强度和韧性。

本发明的目的之二是提供一种高模量低粘度环氧树脂的制备方法。

包括:

所述组分按所述用量浇注成型制得所述高模量低粘度环氧树脂。

本发明中体系用于复合材料液体灌注成型的固化工艺为,在60-170℃温度下,优选固化温度为80-150℃,固化3-10小时,优选固化时间为5-8小时。优选分温度段固化。80-100℃2-3小时,130-150℃3-5小时

本发明制备的高模量低粘度环氧树脂,体系粘度低,25℃下为110-320mpa·s,拉伸强度为80-95mpa,拉伸模量为3.3-3.5gpa,断裂伸长率为3%-7%,能够应用于大型复合材料制件液体灌注成型。

具体实施方式

下面结合实施例,进一步说明本发明。

实施例中所用原料均为市售。

实施例1

四官能度环氧环氧树脂100g、正丁胺19g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入孟烷二胺64g、腰果酚2.1g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按90℃/3h+140℃/4h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能见表1。

实施例2

四官能度环氧环氧树脂100g、二乙烯三胺10g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入4,4’-二氨基二环己基甲烷61、腰果酚1.73g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按80℃/2h+140℃/5h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能见表1。

实施例3

双酚f环氧树脂100g、正辛胺5g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入双(4-氨基-3-甲基环己基)甲烷54g、n-二缩水甘油苯胺4.8g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按80℃/2h+130℃/5h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能列于表1。

实施例4

四官能度环氧环氧树脂100g、二正丙胺3g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入异佛尔酮二胺52g、n-二缩水甘油苯胺2.4g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按100℃/3h+130℃/5h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能列于表1。

实施例5

双酚f环氧树脂100g、十二胺15g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入双(4-氨基环己基)甲烷62g、n-二缩水甘油苯胺4.6g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按100℃/3h+150℃/3h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能列于表1

实施例6

四官能度环氧环氧树脂100g、三乙烯四胺5g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入间苯二胺55g、腰果酚2.3g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按90℃/3h+140℃/4h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能列于表1。

实施例7

四官能度环氧树脂100g、乙二胺5g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入二氨基二苯基76g、腰果酚3.5g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按90℃/3h+140℃/5h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能列于表1。

实施例8

双酚a环氧树脂100g、二正辛胺10g,混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10min,加入4,4’-二氨基二苯基甲烷90g、n-二缩水甘油苯胺3.7g混合于烧杯置于恒温油浴槽中速搅拌10s,抽真空去气泡,即按80℃/3h+140℃/5h浇注固化,即可获得环氧树脂固化物,力学性能列于表1

对比例

中国发明专利申请cn201410646155.2公开了采用胺改性环氧树脂,酸酐作为固化剂,拉伸强度85mpa左右,拉伸模量3.2-3.4gpa,断裂伸长率4%-5%。

表1

从表1的数据可以看出,实施例制备的高模量低粘度环氧树脂的力学性能明显优于对比例。

以上所述,仅为本发明的具体实施方式,不能把本发明限定为说明书所描述的内容。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明结论的及时范围内,对本发明进行各种轻易想到的变化或改动,都应涵盖在本发明的保护范围内。

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