环氧树脂体系及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及化工和材料技术领域，特别是设及一种环氧树脂体系及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 模具工业是高新技术产业化的重要领域，模具技术水平的高低已经成为衡量一个 国家制造业水平高低的重要标志，并在很大程度上决定着产品质量、生产效益和新产品开 发能力。随着产品要求的提高，模具材料一般要满足尺寸精度高、加工性能好、冲击强度高、 耐磨等要求。传统金属材料虽然能够完全满足上述模具材料的要求，但是成本较高、表面需 要进行防诱处理和维护，此外，当模具表面出现损坏后修补比较困难。更为重要的是，对于 诸如风机叶片一类树脂基复合材料制品而言，若金属模具材料与制品的热收缩率差异过大 直接关系到产品的形状、精度、尺寸和质量。相比之下，树脂基复合材料模具有着明显的优 势。树脂基复合模具材料具有较高的形状稳定性、弯曲强度、冲击初性、诱注能力、硬度和耐 腐蚀性等，不仅缩短了模具制作时间、降低了模具制作成本、提高了模具加工精度，而且推 动了模具工业的快速发展。
[0003] 广泛应用于模具材料的树脂有聚醋和环氧树脂等合成高分子材料。其中，环氧树 脂W固化收缩率低、固化后尺寸稳定性好、固化过程放热低等优点获得模具制造领域越来 越多的青睐。此外，如果固化系统选择得当，环氧树脂可W发挥出优异的力学和耐腐蚀性 能。在理想的使用条件和环境下，环氧树脂基复材模具可W批量化生产。
[0004] 目前，环氧树脂基复合材料模具的制作工艺多采用真空灌注成型。国内诸多企业 和科研机构针对风力发电机叶片、游艇等大型FRP产品及结构件的制作工艺的特点开发了 相应的模具树脂产品，基本满足其生产用模具的需要。但是，此类产品仍存在明显的不足， 如：为满足模具使用过程中耐高溫的要求而提高固化物的Tg,但带来脆性较大的问题；模 具边缘在常溫固化成型时存在固化度较低的不足，进而存在模具整体因固化不均匀导致开 裂的风险；树脂体系与玻纤布等增强材料浸润性欠佳导致模具成型过程中容易出现干斑、 干丝等缺陷；同时市场现有的用于模具制作的环氧树脂体系还存在价格昂贵的问题，不利 于降低模具生产行业的制造成本。
【发明内容】
[0005] 基于此，有必要提供一种环氧树脂体系。
[0006] 一种环氧树脂体系，包括A组分和B组分，
[0007] 所述A组分，W重量百分比计，包括如下组分：
[0008] 纳米改性环氧树脂 10%-25% 双盼A盤巧氣树脂 40%-65% 海因坏氧树脂 5%-15% 邻甲敵?酪型环氣树脂 0.5%-6% 稀释剂 4%-18% 功能型助剂 1%-3%;
[000引所述B组分，W重量百分比计，包括如下组分：
[0010]固化剂 80-90%
[0011] 固化剂改性剂5-15%
[001引 助剂 3-5%。
[0013] 根据需要，所述助剂可为消泡剂、流平剂、分散剂中的一种或多种。
[0014]在其中一个实施例中，所述纳米改性环氧树脂的粘度为3000-4000mpa.s(25°C)， 环氧值为0. 560-0. 590。
[0015] 在其中一个实施例中，W重量百分比计，所述纳米改性环氧树脂由如下原料制备 而成：
[0016] 双酪A型环氧树脂E56 75-85%
[0017] 改性剂 10-18%
[001引 纳米颗粒 1-8%，
[0019] 制备方法包括如下步骤：
[0020] 将双酪A型环氧树脂E56加热至45°C-60°C，加入改性剂（如多径基聚酸）和纳 米颗粒（如纳米级氧化侣），并W1100-1300R/min转速揽拌分散40-50min，然后超声振荡 0. 5-1. 5h，即得所述纳米改性环氧树脂。
[0021] 在其中一个实施例中，所述双酪A型环氧树脂的粘度为2500-3500mpa.s(25°C)， 环氧值为0. 565-0. 595。
[0022] 在其中一个实施例中，所述海因环氧树脂的粘度为2800-3800mpa.s(25°C)，环氧 值为 0. 72-0. 79。
[0023] 在其中一个实施例中，所述邻甲酪醒型环氧树脂的粘度为5000-8000mpa. S(40°C)，环氧值为 0.51-0. 60。
[0024] 在其中一个实施例中，所述稀释剂包括二缩水甘油酸、苯基缩水甘油酸、环己二醇 二缩水甘油酸、间苯二酪二缩水甘油酸、邻甲苯基缩水甘油、环戊二醇二缩水甘油酸、=径 甲基=缩水甘油酸等中间的一种或多种；所述功能型助剂包括3-(2,3-环氧丙氧）丙基 =甲氧基硅烷、丫-琉丙基=甲氧基硅烷、3-脈基丙基=甲氧基硅烷、甲基苯基二乙氧基娃 烧、苯基二甲氧基硅烷、双氨基硅烷低聚物、3-氨丙基二乙氧基硅烷、双（3-二甲氧基甲娃 烷基丙基）胺、N-环己基-丫-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N- ( 0 -氨乙基）-丫-氨丙基S 乙氧基硅烷、N-(e氨乙基）-丫-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷、3-氨丙基S乙氧基硅烷、 丫-甲基丙締酷氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、丫-甲基丙締酷氧基丙基=乙氧基硅烷、娃 油、多径基硅油、聚乙二醇环氧乙基酸、月桂酸环氧丙基酸等中的一种或多种组合，优选为 3- (2, 3-环氧丙氧）丙基二甲氧基硅烷、甲基苯基^乙氧基硅烷、苯基二甲氧基硅烷、多美圣 基硅油、聚乙二醇环氧乙基酸等中的一种或多种组合。
[00巧]在其中一个实施例中，所述固化剂包括氨化4, 4-二氨基二环己基甲烧（氨化 孤M)、氨化间苯二胺、氨化间苯二甲胺、氨化邻甲基间苯二胺、二亚乙基=胺、=亚乙基四 胺中的一种或多种；所述固化剂改性剂包括2, 4, 6-S(二甲胺基甲基）苯酪值MP-30)、 N，N-二甲基节胺度DMA)、苯酪、间苯二酪、二酪基丙烷、苯甲醇、碳酸脂、聚酸胺中的一种或 多种。
[0026] 在其中一个实施例中，所述A组分的粘度为900-1350mpa.s(25°C)，环氧值为 0. 54-0. 75 ;B组分的粘度为IO-SOmpa.S(25°C)，胺值为400-600m巧OH/g;所述A组分和B 组分的重量比为100:30~35,所述环氧树脂体系的粘度为250-400mpa.s(25°C)。
[0027] 本发明还提供所述的环氧树脂体系的制备方法，包括如下步骤：
[0028] 将所述双酪A型环氧树脂、海因环氧树脂、邻甲酪醒型环氧树脂和稀释剂投入反 应蓋，控制真空度为220-350mmHg，溫度为45-65°C，W100-300R/min的转速揽拌1-化，滴加 所述功能型助剂，然后将溫度降至40-45°C，滴加（匀速）所述纳米改性环氧树脂，继续揽拌 l-3h，过滤即得所述A组分；
[0029] 将所述固化剂加入反应蓋，抽真空至300-400mmHg，然后停止抽真空并保持反应蓋 密封，W100-200R/min的揽拌速度揽拌，升溫至60-110°C，滴加（匀速）所述固化剂改性 剂，反应2-4h后降溫至30-50°C，滴加（匀速）助剂，反应1-化后，过滤即得所述B组分。
[0030] 本发明的原理及优点如下：
[0031] 本发明所述环氧树脂体系，通过各组分的互相协同配合，具有适合真空灌注工艺 的低粘度的同时，具有较高的耐热性和优异的力学性能，对碳纤维和玻璃纤维具有良好的 润湿性和浸润性，低溫下能快速反应达到一定的固化度，且各部分固化程度均匀，其原理如 下：
[0032] 采用高纯度、低粘度的双酪A型环氧树脂为主要原料进行A组分的生产，配合选用 粘度低、耐热性能优异的海因环氧树脂进一步降低体系的粘度，并协同低分子量的邻甲酪 醒环氧树脂提高体系的耐热性，同时选用纳米颗粒改性后的低粘度环氧树脂进行综合性能 增强，各树脂协同使树脂体系兼具较高的耐热性和优异的力学性能，特别是良好的初性，避 免脆性问题的出现；
[0033] 选用耐热性好、粘度低的单官能、双官能或多官能环氧活性稀释剂，进一步降低体 系粘度并提高体系的耐热性，协同上述环氧树脂树脂可取得优异的力学性能；
[0034] 采用常溫下具有适宜的可操作时间，同时具有较低粘度和较高耐热性的氨化DDM、 氨化间苯二胺、氨化间苯二甲胺、氨化邻甲基间苯二胺、二亚乙基=胺、=亚乙基四胺中的 一种或多种作为体系的固化剂，并配合采用特定的固化剂改性剂，能促使体系在低溫下快 速达到一定的固化硬度，且各部分固化程度均匀，有效避免了模具开裂的风险；
[0035] 通过采用带有特殊官能团结构的功能型助剂可有效改善树脂体系与玻璃纤维和 碳纤维表面的润湿性和浸润性。
[0036] 与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0037] 1、本发明所述环氧树脂体系，具有适合真空灌注工艺的低粘度的同时具有较高的 耐热性和优异的力学性能，特别是良好的初性；
[0038] 2、对碳纤维和玻璃纤维具有良好的润湿性和浸润性，制作出的模具产品无干丝、 干斑、气泡，孔隙率低；
[0039] 3、低溫下能快速反应达到一定的固化度而适合低溫环境下模具的生产，且各部分 固化程度均匀，有效避免了模具开裂的风险；
[0040] 4、具有较低的放热峰溫度，W及较长的放热峰时间，工艺操作性优异；
[0041] 5、能够用于复合材料模具制作，满足复合材料模具对树脂性能的要求，且相对目 前市场上在产品具有更低廉的成本。
【具体实施方式】
[0042] W下结合具体实施例对本发明的环氧树脂体系及其制备方法作进一步详细的说 明。
[004引实施例
[0044] 本实施例=种环氧树脂体系，W重量百分比计，包括如表1所述组分：
[0045] 表1
[004引所述纳米改性环氧树脂，W重量百分比计，由如下原料制备而成：
[0049] 双酪A型环氧树脂E56 75-85 %
[0050]改性剂 10-18%
[0051] 纳米颗粒 1-8%，
[0052] 制备方法包括如下步骤：
[0053] 将双酪A型环氧树脂E56加入可加热的容器内，加热并恒溫至45°C-60°C，然后滴 加改性剂和纳米颗粒，并W1200R/min转速揽拌分散45min，然后将容器固定在超声波振荡 器内并开启超声波振荡比，然后出料，即得所述纳米改性环氧树脂，粘度为3000-4000mpa. S(25°C)，环氧值为 0. 560-0. 590。
[0054] 所述双酪A型环氧树脂的粘度为2500-3500mpa.S(25°C)，环氧值为0. 565-0. 595。 [00巧]所述海因环氧树脂的粘度为2800-3800mpa.s(25°C)，环氧值为0. 72-0. 79。
[0056]所述邻甲酪醒型环氧树脂的粘度为5000-8000mpa.S(40°C)，环氧值为 0. 5