[發明專利]一種低溫固化高韌性環氧樹脂體系及其制備方法

有效

• 申請號: 202010710614.4
• 申請日: 2020-07-22
• 公開（公告）號: CN111690233B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 魏運召;吳健偉;匡弘;王雪松;付春明;付剛;于昕;趙漢清;王冠;趙玉宇;段恒范;高堂玲;何影翠;孫鵬鵬;邵男;蔣麗萍
• 申請（專利權）人: 黑龍江省科學院石油化學研究院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L63/04;C08L83/04;C08L9/02;C08L69/00;C08L75/04;C08K3/36;C08K5/10;C08G59/50
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 劉坤

本發明涉及一種低溫固化高韌性環氧樹脂體系及其制備方法，屬于環氧樹脂體系技術領域。為解決現有低溫固化環氧樹脂體系韌性差、室溫儲存壽命短的問題，本發明提供了一種低溫固化高韌性環氧樹脂體系，組分包括雙酚A型環氧樹脂、線型酚醛環氧樹脂、咪唑型固化劑、聚合胺型固化劑、熱塑性樹脂或橡膠、核殼粒子、稀釋劑、觸變劑和偶聯劑。本發明環氧樹脂體系在70～90℃條件下2～3h即可實現固化；室溫下貯存期40天；以熱塑性樹脂或橡膠與核殼粒子構成雙增韌體系提高了體系的韌性。以其為基體制備預浸料、先進環氧樹脂基復合材料，能夠減少固化過程產生的內應力，保證復合材料制品優良性能的同時，降低了固化能耗，節約了生產成本。

技術領域

本發明屬于環氧樹脂體系技術領域，尤其涉及一種低溫固化高韌性環氧樹脂體系及其制備方法。

背景技術

環氧樹脂具有優異的粘接性、抗腐蝕性、熱性能、機械性能及較低的固化收縮率，一直是先進復合材料領域中的重要樹脂基體。環氧樹脂預浸料是由環氧樹脂、固化體系與增強纖維組成的復合體系，是制備復合材料制品的中間基材，也可用于制備先進復合材料的結構部件，廣泛應用于航空航天、船舶高鐵及體育運動器材等領域。環氧樹脂預浸料的質量直接影響復合材料構件的質量和性能，其不僅應具有優良的粘接性能，還應具有良好的韌性、撓性和非纖維方向成型固化特性。而現有環氧樹脂體系由于自身的韌性不足，導致其所制備的預浸料也常無法滿足先進環氧樹脂應用領域的性能要求，限制了環氧樹脂基復合材料的廣泛應用。

現有環氧樹脂體系固化溫度在120℃以上，高溫固化雖可獲得具有耐熱性等性能優良的固化產物，但環氧樹脂在固化過程中放熱量較大，使得固化后材料產生較大的內應力，影響產品尺寸的精度控制，嚴重時還會導致材料提前破損。低溫固化環氧樹脂的熱應力較小，固化后材料能夠保留環氧樹脂的性能。而且低溫固化技術可以大大降低由昂貴的模具、高能耗設備和高性能工藝輔料等所帶來的高成本，是降低環氧樹脂基復合材料構件成本的一個非常重要的方向。但相對于高溫固化，低溫固化環氧樹脂體系在操作溫度下適用期縮短，不利于成型工藝；而且現有低溫固化的環氧樹脂體系常具有較高的活性，室溫儲存壽命短，不能夠滿足實際使用的周期要求。

發明內容

為解決現有低溫固化環氧樹脂體系韌性差、室溫儲存壽命短的問題，本發明提供了一種低溫固化高韌性環氧樹脂體系及其制備方法。

本發明的技術方案：

一種低溫固化高韌性環氧樹脂體系，包括如下重量份的組分：雙酚A型環氧樹脂40～80份、線型酚醛環氧樹脂10～20份、咪唑型固化劑4～10份、聚合胺型固化劑5～12份、熱塑性樹脂或橡膠10～12份、核殼粒子5～15份、稀釋劑5～15份、觸變劑1～5份和偶聯劑1～5份。

進一步的，所述雙酚A型環氧樹脂為E-54雙酚A型環氧樹脂、E-51雙酚A型環氧樹脂、E-10雙酚A型環氧樹脂或E-20雙酚A型環氧樹脂中的一種或幾種的組合；線型酚醛環氧樹脂為苯酚線型酚醛環氧樹脂、鄰甲酚線型酚醛環氧樹脂或氰酸酯線性酚醛環氧樹脂中的一種或幾種的組合。

進一步的，所述咪唑型固化劑為咪唑型固化劑EH-5011S、GY8000K或GY?HT110中的一種或幾種的組合；所述聚合胺型固化劑為聚合胺型固化劑GY3301或GY3302中的一種或兩種的組合。

進一步的，所述熱塑性樹脂為聚酚氧樹脂、熱塑性聚氨酯或熱塑性聚碳酸酯中的一種或幾種的組合；所述橡膠為液體丁腈橡膠、固體丁腈橡膠或丙烯酸酯橡膠中的一種或幾種的組合；所述核殼粒子為有機硅微球粒子或聚丁二烯微球粒子中的一種或兩種的組合。

進一步的，所述稀釋劑為間苯二酚雙縮水甘油醚680或丁二醇二縮水甘油醚622中的一種或兩種的組合，所述觸變劑為氣相二氧化硅HDK?H18或氣相二氧化硅CAB-O-SIL?M-5中的一種或兩種的組合，所述偶聯劑為鋯酸酯偶聯劑或硅烷偶聯劑中的一種或兩種的組合。

進一步的，固化條件為70～90℃固化2～3h。