[發明專利]一種用于拉擠成型工藝的環氧樹脂體系及其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202110182822.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112980141B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 田愛琴;孫琳;崔健;高玉龍
• 申請（專利權）人: 中車青島四方機車車輛股份有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L63/10;C08K7/06;C08J5/04
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 商秀玲

本發明屬于軌道交通復合材料技術領域，具體涉及一種用于拉擠成型工藝的環氧樹脂體系及其制備方法及應用。本發明提供的用于拉擠成型工藝的環氧樹脂體系，包括復合樹脂和助劑；所述復合樹脂由環氧值為0.66?0.74mol/100g的耐熱環氧樹脂、乙烯基酯型不飽和樹脂組成；所述環氧樹脂、乙烯基酯型不飽和樹脂的質量比為1:(0.9?1.1)。本發明所述環氧樹脂體系兼具較高的拉伸強度、彎曲強度、剪切強度及沖擊強度，有效解決了現有拉擠樹脂體系在碳纖維復合材料鋪層較厚時存在的浸潤性不足、成型后型材強度差，特別是抗沖擊性能和抗開裂性能不足的問題；使用所述環氧樹脂體制得的碳纖維復合制品除了也具有優異的力學性能外，還具有易脫模、成本低廉的優點。

技術領域

本發明屬于軌道交通復合材料技術領域，具體涉及一種用于拉擠成型工藝的環氧樹脂體系及其制備方法及應用。

背景技術

在高速列車碳纖維橫梁復合制品的拉擠過程中，若碳纖維鋪層較厚，易出現樹脂體系浸潤不足、成型后制品易劈裂的問題。

針對這一問題，目前的解決方法是通過增加碳纖維布浸潤時間來提高樹脂體系的浸潤程度；但浸潤時間的延長會導致樹脂在模具內提前固化、模具堵塞的問題。

現有研究表明可通過降低樹脂粘度提高樹脂體系的浸潤程度，但低粘度樹脂的使用又導致成型后制品抗沖擊性能不足等問題。

CN101831141A公開了一種用于拉擠成型工藝的雙固化樹脂基體，其由以下重量份原料組成：50-90份環氧樹脂及其固化劑、10-50份乙烯基酯樹脂及其引發劑、以及適量可選的助劑。其中固化劑可為酸酐類固化劑，基體還包括脫模劑、稀釋劑、無機填料。該樹脂基體具有優良的耐高溫性能和抗沖擊性能，同時具有粘度低、與纖維(碳纖維)的浸潤性好、固化速度快的特點；但該樹脂基體存在脫模困難的缺陷，須選用特定脫模劑配套使用，增加了生產成本。

發明內容

本發明的第一方面是提供一種用于拉擠成型工藝的環氧樹脂體系。所述環氧樹脂體系兼具較高的拉伸強度、彎曲強度、剪切強度及沖擊強度，有效解決了現有拉擠樹脂體系在碳纖維復合材料鋪層較厚時存在的浸潤性不足、成型后型材強度差，特別是抗沖擊性能和抗開裂性能不足的問題；使用所述環氧樹脂體制得的碳纖維復合制品除了也具有較高的拉伸強度、彎曲強度、剪切強度及沖擊強度外，還具有易脫模、成本低廉的優點。

本發明所述用于拉擠成型工藝的環氧樹脂體系，包括：復合樹脂和助劑；其中：

所述復合樹脂由環氧值為0.66-0.74mol/100g的耐熱環氧樹脂、乙烯基酯型不飽和樹脂組成；

所述環氧樹脂、乙烯基酯型不飽和樹脂的質量比為1:(0.9-1.1)。

本發明研究發現，乙烯基酯型不飽和樹脂與特定環氧值的耐熱環氧樹脂的相容性好，可有效避免成型過程中出現相分離現象。進一步地，通過調整二者質量比例，既能夠合理控制樹脂粘度，以提高樹脂體系在較厚碳纖維鋪層中的浸潤程度，又可以提高樹脂體系的抗沖擊性和耐候性，克服了單一環氧樹脂體系成型后制品抗沖擊性能不足、耐候性差的問題。

優選地，所述環氧樹脂為環氧樹脂E51。相比其他耐熱環氧樹脂，環氧樹脂E51具有分子量分布范圍窄，粘度低流動性好，粘接強度高的優點，與不飽和樹脂復配能夠進一步提高樹脂體系的浸潤程度。

優選地，所述不飽和樹脂為牌號903的乙烯基酯型不飽和樹脂。相比其他不飽和樹脂，乙烯基酯型不飽和樹脂具有反應活性高，耐溶劑性好，壓縮與拉伸強度高的優點，與環氧樹脂復配能夠進一步提高樹脂體系的抗沖擊性能。

所述助劑包括偶聯劑、阻聚劑和膨脹劑；所述偶聯劑、阻聚劑和膨脹劑與所述復合樹脂的質量比為(4-5):(0.09-0.1):(3-4):(200-210)。本發明通過調整偶聯劑、阻聚劑、膨脹劑與復合樹脂的用量關系以進一步提高樹脂體系的力學性能，進而提高成型后型材的耐高溫性能和抗沖擊性能。