[发明专利]环氧树脂组合物及其制备方法和用于风电叶片的复合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂材料，更具体地涉及一种环氧树脂组合物及其制备方法、以及使用该环氧树脂组合物制备的用于风电叶片的复合材料及其制备方法，属于风电叶片材料领域。

背景技术

在目前的风电产业中，几乎所有商业级的风电叶片均采用复合材料作为制造主体，尤其是采用玻璃纤维复合材料。制备复合材料的方法则主要采用成本较低的液体成型技术，即真空灌注成型技术。该技术是将环氧树脂导入到设有增强材料的真空体系中，使环氧树脂浸润在增强材料中，经过固化，最终二者形成性能良好的复合材料。

为了满足生产生活中日益增长的能源需求、提高发电效率，风电产业向风电叶片大型化发展是必然趋势。然而，在叶片大型化的过程中，使用玻璃纤维复合材料会遇到瓶颈：叶片越大，复合材料中玻璃纤维增强材料的重量越大，越难满足叶片对强度的需求，这在一定程度上限制了叶片的大型化。因此，为了在减轻叶片重量，满足叶片的强度要求，采用碳纤维复合材料代替玻璃纤维复合材料是较为有效的方法。

但是，使用真空灌注成型技术制备碳纤维复合材料时，又存在以下几个问题：首先，由于碳纤维表面平滑，活性官能团少，表面能低，呈现表面化学惰性。因此，碳纤维与环氧树脂基体之间的浸润性较差；其次，碳纤维织物密实度较高，使得普通的用于浸润玻璃纤维增强材料的环氧树脂不能对多层碳纤维有很好的浸透。

因此，开发一种粘度较低、可操作时间较长、力学性能优异、对碳纤维具有良好浸透能力的环氧树脂，成为能否制备性能良好的碳纤维复合材料的关键。科研工作者进行了大量的研究，并取得了诸多成果，例如：

CN101880443A公开了一种用于树脂传递模塑成型的低粘度环氧树脂体系及其制备和使用方法，该环氧树脂体系包括按照一定重量份数配比的环氧树脂、反应型稀释剂、消泡剂和固化剂，但其可操作时间较短，仍不适用于制备碳纤维复合材料。

CN101693765B公开了一种有机硅灌注树脂及其制备方法，该真空灌注树脂为有机硅改性环氧树脂体系，但该体系存在粘结性能差、固化物强度较低等缺点。

CN104151780A公开了一种风电叶片用真空导流环氧树脂组合物，同时使用多种不同类型的环氧树脂降低该组合物的粘度，但该组合物也存在可操作时间较短的问题。

综上所述，虽然现有技术中已公开了多种用于风电叶片的树脂体系，但是这些材料或者不具有较低粘度，或者在制得复合材料后不具备较高的强度，或者不具有较长的可操作时间，不适于碳纤维复合材料的制备工艺。

因此，本发明旨在针对现有技术中存在的缺陷对树脂体系加以改进，研制一种新的环氧树脂组合物，使其具有较低的粘度和较长的可操作时间，能满足大型风电叶片对复合材料的强度要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，发明人在付出了大量的创造性劳动和经过深入实验探索后，研制出一种具有低粘度和较长可操作时间的环氧树脂组合物。

具体而言，本发明主要涉及如下四个方面。

第一个方面，本发明涉及一种环氧树脂组合物，所述组合物包括组分(A)和组分(B)，所述组分(A)包括环氧树脂和稀释剂，所述组分(B)包括聚醚胺和脂环族胺。

在本发明的所述环氧树脂组合物中，以重量份计，组分(A)中各组分的含量如下：

环氧树脂  60-95

稀释剂    5-40

以重量份计，组分(B)中各组分的含量如下：

聚醚胺    50-90

脂环族胺  5-50

在本发明的所述环氧树脂组合物中，涉及组成的“包括”，既包含了开放式的“包括”、“包含”等及其类似含义，也包含了封闭式的“由...组成”等及其类似含义。

在本发明的所述环氧树脂组合物中，所述组分(A)的重量份数为80-100份，例如可以为80份、85份、90份、95份或100份。所述组分(B)的重量份数为10-50份，例如可以为10份、15份、18份、20份、25份、28份、30份、32份、35份、38份或40份、42份、45份或50份；即所述组分(A)和所述组分(B)的重量比为80-100∶10-50。

其中，在所述组分(A)和所述组分(B)的重量比为80-100∶10-50的限定中，涉及组分(A)的“80-100”包括了上述列举的任何一个具体点值，涉及组分(B)的“10-50”包括了上述列举的任何一个具体点值。