[發明專利]一種碳纖維預浸料用環氧樹脂組成物及其制備方法

在審

• 申請號: 201410608277.2
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN105623189A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 蔡鶯鶯;沈海娟;李春華;季春曉
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化上海石油化工股份有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L63/02;C08L63/04;C08G59/50;C08G59/20;C08K5/3445;C08K5/21;C08J5/24;C08K7/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及一種環氧樹脂組成物，特別是涉及一種碳纖維預浸料用的低粘度環氧 樹脂組成物及其制備方法，屬于環氧樹脂制備技術領域。

背景技術

隨著能源危機的日益嚴重和環境保護的日趨迫切，風能作為一種清潔能源受到越 來越多的重視。葉片是風力發電的最重要的部件。為了滿足葉片質量輕、剛度大、強 度高和耐疲勞性等特點，目前國際上葉片主要采用碳纖維復合材料制成。

由于葉片在旋轉過程需要抵抗較大的旋轉扭力，對材料的力學性能有一定的要 求，尤其是彎曲和抗沖擊性能。

公開號為CN1376737A的專利申請中，介紹了有橡膠/粘土復合增韌劑增韌的環 氧樹脂及其制備方法。此專利申請中提出以環氧樹脂為基體，以橡膠彈性體/粘土復 合料為增韌劑，并加入固化劑和促進劑，可有效增強樹脂體系的彎曲和抗沖擊性能。

目前國內以添加改性劑(如熱塑性樹脂、核殼增韌粒子)的方法為主。但根據文 獻報道，橡膠彈性體或熱塑性樹脂的加入，不僅會降低樹脂體系的玻璃化轉變溫度， 也會導致體系粘度急劇上升，提高預浸料制備過程中的涂膜和壓輥等溫度，給設備制 造帶來困難，不利于預浸料的質量控制；而核殼增韌粒子價格昂貴，大大提高了原料 的成本。

除了在環氧樹脂中添加改性劑外，也可針對固化劑進行改性。公開號為 CN87101669A的專利申請中，圍繞著一種環氧樹脂增韌復方固化劑進行細述。此專 利申請中提出使用2種或2種以上不同的固化劑，對環氧樹脂的彎曲、沖擊性能進行 改性。但由于預浸料工藝的特點，固化劑必須是潛伏型的，導致固化劑選型較窄，此 方法并不適用。

此外，現階段國內的碳纖維風力葉片多是由碳纖維厚重織物采用溶液法預浸料或 手糊的工藝制成，前者由于涉及有機溶劑的揮發等問題，會對環境造成影響；后者則 由于絕大部分工序需要手工完成，導致人工成本高昂。因此使用熱熔法制備厚重織物 的預浸料十分必要，而由于熱熔法工藝特點的要求，樹脂的粘度不能過低，避免造成 樹脂流失量過大，而粘度太低則不利于織物的浸透。國內外現有的方法有：1)使用 新型固化劑，在不改變環氧樹脂體系的前提下，提高樹脂體系的彎曲性能，同時不增 加體系的粘度，但此方成本較高；2)使用稀釋劑，降低環氧樹脂的粘度，但此方法 會造成樹脂體系的力學性能降低。

發明內容

本發明旨在針對上述現有技術的不足，提供一種碳纖維預浸料用環氧樹脂組成物 及其制備方法，其制備方法簡單，得到的碳纖維預浸料用環氧樹脂能夠在不使用昂貴 改性劑或稀釋劑的前提下，通過控制環氧樹脂基體中各物質的組成和成分，在不增加 粘度的情況下，改善環氧樹脂體系的拉伸、彎曲和沖擊強度。

本發明提供一種碳纖維預浸料用環氧樹脂組成物，其包括組分A、組分B和組 分C；其中：

所述組分A選自常溫下為液體的環氧樹脂、常溫下為固體的環氧樹脂或常溫下 為半固體的環氧樹脂中的一種或幾種；

所述組分B選自常溫下為固體的潛伏型熱活性多胺類物質，或常溫下為固體或 液體的潛伏型芳香族多胺類物質，或常溫下為液體的縮水甘油醚類環氧樹脂中的一種 或幾種；

所述組分C選自常溫下為液體的縮水甘油醚類環氧樹脂，或常溫下呈淡黃色液 體的咪唑類化合物，或常溫下為白色固體的芳基異氰酸酯的加成物，或常溫下呈固態 的芳基異氰酸酯與咪唑類化合物的加成物中的一種或幾種。

本發明中，組分A中，所述常溫下為液體的環氧樹脂為雙酚F型縮水甘油醚類 環氧樹脂，其結構式如下：

其中，R₁為氫原子或C₁～C₄的烷基，y≥0，且y為整數；

所述常溫下為固體的環氧樹脂為雙酚A型縮水甘油醚類環氧樹脂，其結構如下：

其中，R₂為氫原子、C₁～C₄的烷基或羥基中的一種，n為2～5的整數；

所述常溫下為半固體的環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂，其結構如下：

其中，m為2～5的整數。

本發明中，組分B中，所述常溫下為固體的潛伏型熱活性多胺類物質為雙氰胺， 其結構如下：

所述常溫下為固體的潛伏型芳香族多胺類物質為二氨基二苯砜，其結構如下：