[发明专利]一种碳纤维预浸料用环氧树脂组成物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂组成物，特别是涉及一种碳纤维预浸料用的低粘度环氧 树脂组成物及其制备方法，属于环氧树脂制备技术领域。

背景技术

随着能源危机的日益严重和环境保护的日趋迫切，风能作为一种清洁能源受到越 来越多的重视。叶片是风力发电的最重要的部件。为了满足叶片质量轻、刚度大、强 度高和耐疲劳性等特点，目前国际上叶片主要采用碳纤维复合材料制成。

由于叶片在旋转过程需要抵抗较大的旋转扭力，对材料的力学性能有一定的要 求，尤其是弯曲和抗冲击性能。

公开号为CN1376737A的专利申请中，介绍了有橡胶/粘土复合增韧剂增韧的环 氧树脂及其制备方法。此专利申请中提出以环氧树脂为基体，以橡胶弹性体/粘土复 合料为增韧剂，并加入固化剂和促进剂，可有效增强树脂体系的弯曲和抗冲击性能。

目前国内以添加改性剂(如热塑性树脂、核壳增韧粒子)的方法为主。但根据文 献报道，橡胶弹性体或热塑性树脂的加入，不仅会降低树脂体系的玻璃化转变温度， 也会导致体系粘度急剧上升，提高预浸料制备过程中的涂膜和压辊等温度，给设备制 造带来困难，不利于预浸料的质量控制；而核壳增韧粒子价格昂贵，大大提高了原料 的成本。

除了在环氧树脂中添加改性剂外，也可针对固化剂进行改性。公开号为 CN87101669A的专利申请中，围绕着一种环氧树脂增韧复方固化剂进行细述。此专 利申请中提出使用2种或2种以上不同的固化剂，对环氧树脂的弯曲、冲击性能进行 改性。但由于预浸料工艺的特点，固化剂必须是潜伏型的，导致固化剂选型较窄，此 方法并不适用。

此外，现阶段国内的碳纤维风力叶片多是由碳纤维厚重织物采用溶液法预浸料或 手糊的工艺制成，前者由于涉及有机溶剂的挥发等问题，会对环境造成影响；后者则 由于绝大部分工序需要手工完成，导致人工成本高昂。因此使用热熔法制备厚重织物 的预浸料十分必要，而由于热熔法工艺特点的要求，树脂的粘度不能过低，避免造成 树脂流失量过大，而粘度太低则不利于织物的浸透。国内外现有的方法有：1)使用 新型固化剂，在不改变环氧树脂体系的前提下，提高树脂体系的弯曲性能，同时不增 加体系的粘度，但此方成本较高；2)使用稀释剂，降低环氧树脂的粘度，但此方法 会造成树脂体系的力学性能降低。

发明内容

本发明旨在针对上述现有技术的不足，提供一种碳纤维预浸料用环氧树脂组成物 及其制备方法，其制备方法简单，得到的碳纤维预浸料用环氧树脂能够在不使用昂贵 改性剂或稀释剂的前提下，通过控制环氧树脂基体中各物质的组成和成分，在不增加 粘度的情况下，改善环氧树脂体系的拉伸、弯曲和冲击强度。

本发明提供一种碳纤维预浸料用环氧树脂组成物，其包括组分A、组分B和组 分C；其中：

所述组分A选自常温下为液体的环氧树脂、常温下为固体的环氧树脂或常温下 为半固体的环氧树脂中的一种或几种；

所述组分B选自常温下为固体的潜伏型热活性多胺类物质，或常温下为固体或 液体的潜伏型芳香族多胺类物质，或常温下为液体的缩水甘油醚类环氧树脂中的一种 或几种；

所述组分C选自常温下为液体的缩水甘油醚类环氧树脂，或常温下呈淡黄色液 体的咪唑类化合物，或常温下为白色固体的芳基异氰酸酯的加成物，或常温下呈固态 的芳基异氰酸酯与咪唑类化合物的加成物中的一种或几种。

本发明中，组分A中，所述常温下为液体的环氧树脂为双酚F型缩水甘油醚类 环氧树脂，其结构式如下：

其中，R₁为氢原子或C₁～C₄的烷基，y≥0，且y为整数；

所述常温下为固体的环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚类环氧树脂，其结构如下：

其中，R₂为氢原子、C₁～C₄的烷基或羟基中的一种，n为2～5的整数；

所述常温下为半固体的环氧树脂为酚醛型环氧树脂，其结构如下：

其中，m为2～5的整数。

本发明中，组分B中，所述常温下为固体的潜伏型热活性多胺类物质为双氰胺， 其结构如下：

所述常温下为固体的潜伏型芳香族多胺类物质为二氨基二苯砜，其结构如下：