[发明专利]一种快速成型韧性树脂体系制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体地说涉及一种快速成型韧性树脂体系制备方法。

背景技术

轻量化技术是汽车行业发展的关键技术之一，轻质高强的碳纤维复合材料是汽车轻量化的理想材料。要实现先进复合材料在汽车领域的规模化应用，必须要解决成型效率的问题。RTM快速成型作为高效低成本复合材料技术的代表，是未来车用碳纤维复合材料成型工艺的发展方向。对热固性复合材料而言，树脂的固化过程占整个成型周期的主要部分，因此开发快速固化的树脂体系是实现RTM快速成型的首要条件。

美国专利(US20080197526)分别将树脂和固化剂预热，然后注入高温(＞150℃)模具中进行固化，固化时间短，但由于模具温度大于树脂的玻璃化转变温度，造成脱模困难，产品容易翘曲变形。

国际专利(WO2012177392)分别用脂肪胺与曼尼希改性多元胺作为固化剂和催化剂，制备了RTM快速成型环氧树脂体系，高反应活性缩短了复合材料的成型时间，但缺点是凝胶时间短，树脂的适用期不能满足RTM成型工艺的要求。

因此，采用提高模具温度或高活性胺固化剂及促进剂等来实现快速固化，带来树脂适用期较短、纤维浸润不充分、成品不易脱模的问题。

发明内容

本发明就是为了解决现有方法所制得的树脂适用期较短、纤维浸润不充分、成品不易脱模的技术问题，提供一种利于实现快速注射、延长树脂适用期、提高后期固化程度的快速成型韧性树脂体系制备方法。

为此，本发明提供一种快速成型韧性环氧树脂体系制备方法，其包括以下步骤：(1)将高活性多元胺与环氧化合物在40～70℃的搅拌釜中反应1～4h，制备改性胺固化剂，其中氨基与环氧基的摩尔比为1:(0.2～0.5)，然后加入中等活性固化剂，搅拌均匀得到固化剂组分A，所述改性胺固化剂与所述中等活性固化剂的质量份数比为1:(2～4)；(2)将阴离子引发剂与链转移剂搅拌均匀得到催化剂组分B，所述阴离子引发剂与所述链转移剂的摩尔比为1:(1～3)；(3)将混合环氧树脂在40～70℃的反应釜中搅拌均匀得到树脂组分E，所述树脂组分E与所述固化剂组分A、所述催化剂组分B混合均匀，制备快速成型RTM环氧树脂体系，所述组分E、组分A与组分B的质量比为100:(17～22):(3～6)。

优选的，高活性多元胺固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、多乙烯多胺、二乙烯基丙胺、二乙胺、三乙胺的一种或几种的组合。

优选的，环氧化合物为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、正丁基缩水甘油醚、烯丙基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、对异丁基苯基缩水甘油醚、甲酚缩水甘油醚的一种或几种。

优选的，中等活性固化剂为孟烷二胺、异佛尔酮二胺、二氨基二环己基甲烷、1,3-双氨甲基环己烷、N-氨乙基哌嗪、双(4-氨基-3-甲基环已基)甲烷的一种或几种的组合。

优选的，阴离子引发剂为4-二甲氨基吡啶、咪唑类固化剂及其衍生物、N，N-二甲基哌嗪、三乙胺、三丙胺、2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚、三乙烯二胺的一种或几种的组合。

优选的，链转移剂为丙三醇、丙二醇、乙二醇、丁二醇、苯甲醇、二甘醇、苯酚、乙基苯酚、乙硫醇、小分子羧酸类化合物的一种或几种。

优选的，混合环氧树脂基体为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、脂环族环氧树脂、液体酚醛环氧树脂的两种及以上的组合。

本发明效果在于：

(1)以混合环氧树脂调控树脂基体的环氧值，使树脂基体具有良好的反应活性，同时在注射温度下的粘度低，利于实现快速注射，对纤维预成型有良好的浸润性。

(2)以高活性多元胺与环氧化合物的加成反应，封闭反应活泼的伯胺基团，调控改性固化剂的低温反应活性，延长树脂适用期。同时与中等活性固化剂复配，有效实现阶梯式高效固化。

(3)以具有自聚催化效应的阴离子引发剂作为催化剂，加速交联网络的建立，提高交联密度。引入链转移剂协同催化，调控活性链的长度，避免了由于快速聚合带来的粘度骤增问题，延长了注射时间，同时提高了后期固化程度。

具体实施方式