[发明专利]一种高强度高模量低黏度环氧树脂体系及制备方法

说明书

本发明公开了一种高强度高模量低黏度环氧树脂体系及制备方法。所述环氧树脂体系是由包含以下组分的原料固化而成：基体树脂、固化剂、促进剂和增强剂；基体树脂100重量份；固化剂80‑99重量份；促进剂0‑1重量份；增强剂0.5‑3重量份；所述基体树脂为环氧树脂和活性稀释剂混合物；所述环氧树脂与活性稀释剂的用量范围比为(96～99)：(1～4)。制备方法包括：所述组分按所述用量固化后制得所述高强度高模量低黏度环氧树脂体系。本发明的环氧树脂体系保持了较低的体系黏度，同时实现了环氧树脂拉伸模量的大幅度提高，得到了3.4‑3.7GPa的高拉伸模量，能够应用于真空灌注成型用大型复合材料领域。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，进一步地说，是涉及一种高强度高模量低黏度环氧树脂体系及制备方法。

背景技术

环氧树脂作为一种基体树脂，由于其优异的力学性能、抗老化性能、抗腐蚀性能以及良好的加工性能而在纤维增强复合材料用基体树脂中占有重要地位，广泛的应用于航空航天、机械制造、风电叶片、建筑桥梁等领域。

真空灌注成型工艺，作为一种新型的复合材料制备工艺技术，具有成型加工效率高、结构性能稳定、能够一次性成型大型复杂结构零件等特点，是一种高效节能环保的新型加工成型方式。真空灌注成型用环氧树脂，要求环氧树脂具有良好的流动性，因此低黏度是该工艺的第一要求；其次，固化物的高模量可以保证浇筑结构受力过程中的低形变量，从而保证浇注体结构的稳定性；最后，基体树脂高强度有利于保护纤维等增强材料在受到外力撞击等作用时不被破坏，更好的保证复合材料的抗破坏能力，保证其使用寿命。

目前关于低粘度环氧树脂的配方设计中，在未添加刚性填料时，环氧树脂存在体系拉伸模量较低，在制件中容易导致变形破坏。在刚性粒子二氧化硅/碳酸钙提高环氧树脂模量的报道中，其有效份数在大于3-5份时，环氧树脂的模量才会有明显的提高。但是，高的刚性填料添加量，带来了环氧树脂粘度升高、拉伸强度大幅下降等一系列问题。

中国发明专利申请CN201110207935.3公布了一种低黏度的环氧无溶剂浸渍树脂及其制备方法，但是其活性稀释剂含量为5-10份，大量的柔性稀释剂链段的加入，导致环氧树脂固化结构柔性增大，体系拉伸模量降低。

中国发明专利申请CN201010156730.2公开了一种高强度高韧性环氧树脂体系制备方法。所得体系拉伸强度为80-100MPa，拉伸模量为3.0-3.8GPa，但是其体系粘度较大，为700-1000mPa·s。

中国发明专利申请CN201410646155.2公开了一种复合材料液体灌注成型用低粘度、低放热、高强度、高韧性环氧树脂/固化剂体系。所得体系拉伸强度为80-90MPa，粘度为100-500mPa·s，但其拉伸模量较低为3.2-3.4GPa。

中国发明专利申请CN201610584518.3公开了一种高强度高韧性环氧树脂，其粘度为100-320mPa·s，拉伸强度为80-95MPa，但是其拉伸模量较低，为3.2-3.3GPa.

中国发明专利申请CN201610215524.1公开了一种环氧树脂纳米塑料及其制备方法，其纳米填料比重达到总质量比5-15份的高添加量，但是其拉伸模量仅为1.6-2.0GPa。

中国发明专利申请CN200980104976.0公开了一种环氧树脂组合物、纤维增强复合材料及其制备方法。其纳米填料含量达到质量份数为20份时，才能有效的提高环氧树脂的拉伸模量，而大量的纳米填料的加入，会导致环氧树脂混合物的粘度大幅度升高，体系工艺性能变差。

因此，如何提高环氧树脂体系的拉伸模量，同时又保持较低的粘度依然是目前亟待解决的技术问题。

发明内容