环氧树脂体系与环氧树脂材料及其制备方法以及Ⅳ型储氢气瓶与流程

本发明涉及碳纤维环氧树脂改性和制备领域，具体涉及一种环氧树脂体系与环氧树脂材料及其制备方法以及ⅳ型储氢气瓶。

背景技术：

1、储氢是连接制氢和用氢的桥梁，在氢能发展中发挥着不可替代的作用。在高压储氢设备中，储氢气瓶，尤其是ⅳ型储氢气瓶因其质量轻、耐疲劳等特点正成为全世界的研究热点。其中，树脂是复合材料不可缺少的一部分，树脂的选用与研制需要考虑储氢气瓶使用工况以及生产工艺。对于ⅳ型储氢气瓶而言，由于其内胆为塑料，高的固化温度会导致内衬变形破坏，只能采用中低温固化，同时气瓶快速充放气所导致的温差要求树脂有较高的耐温性能。

2、现有技术对于树脂基体的增韧改性，研究最多的就是加入合成橡胶、热塑性树脂、纳米粒子等实现增韧目的。

3、“低成本中温固化湿法缠绕用树脂基体及其国产碳纤维复合材料”(魏程等，纤维复合材料,2017,34:3-8)公开了制备一种适合国产t700碳纤维湿法缠绕用的低成本环氧树脂基体，其浇注体拉伸强度可达到90mpa，弯曲强度大于130mpa，但是其断裂伸长率仅为2.2％，反应出树脂体系的韧性较差。

4、cn103045144a公开了环氧气瓶胶的制备方法，采用有机硅改性环氧树脂、缩水甘油醚型和聚醚类增韧剂酸酐以及促进剂制备了环氧气瓶胶，断裂伸长率大于4％，但其玻璃化温度仅为102℃。

5、cn111484706a公开了微波固化的方式、通过端羧基超支化聚合物对酰亚胺环氧树脂进行增韧以及选用低粘度腰果酚改性胺类固化剂与咪唑类离子液体促进剂调节树脂体系的适用期和固化反应活性，解决了目前复合材料气瓶用树脂体系存在的问题，但由于原料来源、生产成本高、操作复杂等原因导致其工业应用价值较低。

6、综上所述，亟需研发一种韧性、耐热性、弯曲强度和拉伸强度等方面均表现优异的适用于ⅳ型储氢气瓶的环氧树脂体系。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的环氧树脂体系在韧性、耐热性、弯曲强度和拉伸强度均表现不佳的问题，提供一种环氧树脂体系与环氧树脂材料及其制备方法以及ⅳ型储氢气瓶。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种环氧树脂体系，其中，该体系包括组分a、组分b和组分c，其中，按重量份计，

3、组分a包含：100份的缩水甘油型环氧树脂、10-20份的双环戊二烯料、5-20份的活性稀释剂、0.5-3份的流变剂和0.5-3份的偶联剂；

4、组分b包含：100份的固化剂和1-5份的促进剂；

5、组分c包含：苯基亚甲基双(三环己基磷)二氯化钌与甲苯；

6、其中，组分c中，苯基亚甲基双(三环己基磷)二氯化钌与甲苯的重量比为(1-3)：1；

7、其中，所述组分a、组分b和组分c的重量比为1：(0.8-1)：(0.001-0.002)。

8、本发明第二方面提供一种环氧树脂材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

9、s1、将重量份为100份的缩水甘油型环氧树脂、10-20份的双环戊二烯料、5-20份的活性稀释剂、0.5-3份的流变剂及0.5-3份的偶联剂在第一温度下进行混合，冷却后得到组分a；

10、s2、将重量份为100份的固化剂和1-5份的促进剂在第二温度下进行混合得到组分b；

11、s3、将苯基亚甲基双(三环己基磷)二氯化钌与甲苯按重量比为(1-3)：1进行混合得到组分c；

12、s4、将组分a、组分b和组分c按重量比为1：(0.8-1)：(0.001-0.002)在第三温度下进行混合得到环氧树脂体系；

13、s5、将步骤s4得到的环氧树脂体系进行固化，得到环氧树脂材料。

14、本发明第三方面提供一种上述方法制得的环氧树脂材料。

15、本发明第四方面提供一种ⅳ型储氢气瓶，其中，所述ⅳ型储氢气瓶由上述环氧树脂材料制得。

16、通过上述技术方案，本发明所获得的环氧树脂材料具有较好的韧性、耐热性、弯曲强度和拉伸强度。环氧树脂材料的断裂伸长率达7.3％，玻璃化温度为125-165℃，拉伸强度均在90mpa以上，拉伸模量均超过3.35gpa，弯曲强度均在130mpa以上，弯曲模量均超过3.95gpa。

技术特征：

1.一种环氧树脂体系，其特征在于，该体系包括组分a、组分b和组分c，其中，按重量份计，

2.根据权利要求1所述的环氧树脂体系，其特征在于，所述缩水甘油型环氧树脂选自缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂和缩水甘油胺环氧树脂中的至少一种。

3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂体系，其特征在于，所述活性稀释剂选自聚丙二醇二缩水甘油醚、正丁基缩水甘油醚和甲基丙烯酸缩水甘油醚中的至少一种。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的环氧树脂体系，其特征在于，所述流变剂包括纳米二氧化硅和/或纳米二氧化钛。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的环氧树脂体系，其特征在于，所述偶联剂包括硅烷偶联剂；

6.一种环氧树脂材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一温度为40-100℃，第二温度为30-80℃，第三温度为10-35℃；

8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，环氧树脂体系的固化条件包括：固化温度为80-150℃，固化时间为1-6h；优选固化温度为100-120℃，固化时间为2-4h。

9.一种由权利要求6-8中任意一项所述的制备方法制得的环氧树脂材料；

10.一种ⅳ型储氢气瓶，其特征在于，所述ⅳ型储氢气瓶由权利要求9所述的环氧树脂材料制得。

技术总结
本发明涉及碳纤维环氧树脂改性和制备领域，公开了一种环氧树脂体系与环氧树脂材料及其制备方法以及Ⅳ型储氢气瓶，该环氧树脂体系包括组分A、组分B和组分C，其中，按重量份计，组分A包含：100份的缩水甘油型环氧树脂、10‑20份的双环戊二烯料、5‑20份的活性稀释剂、0.5‑3份的流变剂和0.5‑3份的偶联剂；组分B包含：100份的固化剂和1‑5份的促进剂；组分C包含：苯基亚甲基双(三环己基磷)二氯化钌与甲苯；其中，组分C中，苯基亚甲基双(三环己基磷)二氯化钌与甲苯的重量比为(1‑3)：1；所述组分A、组分B和组分C的重量比为1：(0.8‑1)：(0.001‑0.002)。

技术研发人员：黄勇,付东升,高晨曦,许艾娜,罗静祺,熊伟
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27