一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体及其制备方法，包括A组分和B组分，所述A组分包括重量比为80～95:3～18:2～12的双酚A环氧树脂，叔碳酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸甲酯?丁二烯?丙烯酸丁酯共聚物；B组分为固化剂组分，包括重量比为55～80:20～45:5～10:2～8的二胺甲基环戊烷、聚醚胺、氨乙基哌嗪和对乙基苯酚。将A组分、B组分分别混合均匀后再按比例混合，制备方法简单。本发明的环氧树脂粘度较低，满足了树脂流动充模和对纤维的浸润需求，有着较长的操作时间，同时树脂的韧性和力学性能均有提高。
【专利说明】
一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种环氧树脂及其制备方法，具体涉及一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体及其制备方法。
【背景技术】
[0002]树脂传递模塑工艺是一种闭模成型技术，其基本原理是将纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将树脂胶液注入模腔，浸透纤维增强材料，然后固化，脱模成型制得纤维增强复合材料。它的优点是产品表面尺寸精度高、产品整体净尺寸成型、孔隙率低、成型效率高，广泛应用于航空航天、船舶、汽车等领域。此工艺中的树脂基体对纤维只有一步浸润过程，因此要求树脂在工作温度下具有较低的粘度和较长的操作时间，以满足树脂流动充模和对纤维的浸润。此外还要求树脂具有较高的韧性和力学性能。
[0003]环氧树脂由于固化后质脆、耐冲击性能差、容易开裂等弱点严重制约了其在高韧性场合中的应用。一般通过在环氧树脂基体中添加弹性体、热塑性颗粒等方法来增韧，但在树脂传递模塑工艺中采用此类方法存在诸多问题，因为纤维预制体充当了过滤器，当树脂流入纤维束时过滤掉了这些颗粒。同时，添加的颗粒导致树脂粘度明显增大，将明显抑制树脂对纤维的浸润。因此的低粘度工艺要求，使得环氧树脂的增韧遇到了较多的挑战。目前国内常用的树脂传递模塑工艺环氧树脂韧性普遍较差，其断裂延伸率小，韧性低，在航空航天、船舶、汽车等高性能应用领域中受到限制。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体，本发明的环氧树脂应用于树脂传递模塑工艺中时能够增加材料的韧性，同时保持体系的粘度。
[0005]为解决上述技术方案，本发明采用的技术方案是:
[0006]—种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体，包括A组分和B组分，所述A组分包括重量比为80?95:3?18: 2?12的双酸A环氧树脂，叔碳酸缩水甘油醚和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物;所述B组分为固化剂组分，优选地，所述B组分包括二胺甲基环戊烷、聚醚胺、氨乙基哌嗪和对乙基苯酚，所述二胺甲基环戊烷、聚醚胺、氨乙基哌嗪和对乙基苯酚重量比为55?80:20?45:5?10:2?8，所述A组分与B组分的重量比为100:30 ?45。
[0007]—种制备上述用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体的方法，其特征在于，包括步骤:
[0008](I)配制A组分:按重量比称取A组分中各组分，然后将A组分中所有组分混合、搅拌均匀，搅拌时间为Tl ；优选的Tl为40min ；
[0009](2)配制B组分:按重量比称取B组分中各组分，再将B组分中除对乙基苯酚以外的各组分混合搅拌，搅拌时间为T2,搅拌速度为V，然后将对乙基苯酚加入，继续搅拌，搅拌时间为T3;优选地，T2为30min，V为700-800转/分钟，T3为60min。
[0010]⑶将A组分和B组分按重量比混合均匀。
[0011]本发明所达到的有益效果:
[0012]本发明的环氧树脂粘度较低，制备方法简单，低粘度的环氧树脂满足了树脂流动充模和对纤维的浸润需求，有着较长的操作时间，同时树脂的韧性和力学性能均有提高，使用本发明树脂得到的制品表面光滑、内部无气泡等缺陷，能够应用于汽车，船舶，航空等高性能领域。【具体实施方式】
[0013]下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
[0014]实施例1
[0015]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中A组份的制备:双酚A环氧树脂90份，叔碳酸缩水甘油酯8份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物2份，搅拌均匀 40分钟。
[0016]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中B组份的制备:在反应釜中加入60份的二胺甲基环戊烷、30份聚醚胺、7份氨乙基哌嗪，搅拌均匀30分钟，在700?800 转/分钟的搅拌条件下，加入对乙基苯酚3份，搅拌分散60分钟，得到最终产物。[〇〇17] 在25°C条件下，A组份和B组份以100:35配比配制，混合均勻后，测定粘度为750cps (25°C);经树脂传递模塑成型，混合物完全固化，制品表面光滑，内部无气泡等缺陷，断裂韧性Klc0 ? 98MPa1/2，断裂能Glc345J/m2，其他性能均达标。[〇〇18] 实施例2
[0019]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中A组份的制备:双酚A环氧树脂85份，叔碳酸缩水甘油酯10份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物5份，搅拌均匀40分钟。
[0020]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中B组份的制备:在反应釜中加入65份的二胺甲基环戊烷、25份聚醚胺、8份氨乙基哌嗪，搅拌均匀30分钟，在700?800 转/分钟的搅拌条件下，加入对乙基苯酚2份，搅拌分散60分钟，得到最终产物。
[0021]在25°C条件下，A组份和B组份以100:35配比配制，混合均勻后，测定粘度为670cps (25°C);经树脂传递模塑成型，混合物完全固化，制品表面光滑，内部无气泡等缺陷，断裂韧性Klc0 ? 88MPa1/2，断裂能Glc285J/m2，其他性能均达标。[〇〇22] 实施例3
[0023]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中A组份的制备:双酚A环氧树脂80份，叔碳酸缩水甘油酯13份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物7份，搅拌均匀40分钟。
[0024]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中B组份的制备:在反应釜中加入70份的二胺甲基环戊烷、22份聚醚胺、6份氨乙基哌嗪，搅拌均匀30分钟，在700?800 转/分钟的搅拌条件下，加入对乙基苯酚2份，搅拌分散60分钟，得到最终产物。
[0025]在25°C条件下，A组份和B组份以100:35配比配制，混合均勻后，测定粘度为580cps(25°C);经树脂传递模塑成型，混合物完全固化，制品表面光滑，内部无气泡等缺陷，断裂韧性Klc1.121^1/2，断裂能61。3821/1112，其他性能均达标。
[0026]实施例4
[0027]按重量称取双酚A环氧树脂95份，叔碳酸缩水甘油酯3份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物11份，搅拌均匀40分钟。
[0028]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中B组份的制备:在反应釜中加入80份的二胺甲基环戊烷、40份聚醚胺、5份氨乙基哌嗪，搅拌均匀30分钟，在700?800转/分钟的搅拌条件下，加入对乙基苯酚8份，搅拌分散60分钟，得到最终产物。
[0029]在25°C条件下，A组份和B组份以100:30配比配制，混合均勻后，测定粘度为610cps(25°C);经树脂传递模塑成型，混合物完全固化，制品表面光滑，内部无气泡等缺陷，断裂韧性Klc1.1OMPav2，断裂能Glc362J/V，其他性能均达标。
[0030]实施例5
[0031]按重量称取双酚A环氧树脂85份，叔碳酸缩水甘油酯15份，甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物8份，搅拌均匀40分钟。
[0032]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中B组份的制备:在反应釜中加入60份的二胺甲基环戊烷、30份聚醚胺、5份氨乙基哌嗪，搅拌均匀30分钟，在700?800转/分钟的搅拌条件下，加入对乙基苯酚8份，搅拌分散60分钟，得到最终产物。
[0033]在25°C条件下，A组份和B组份以100:45配比配制，混合均勻后，测定粘度为590cps(25°C);经树脂传递模塑成型，混合物完全固化，制品表面光滑，内部无气泡等缺陷，断裂韧性Klc0.96MPa1/2，断裂能Glc321 J/V，其他性能均达标。
[0034]对比例
[0035]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中A组份的制备:双酚A环氧树脂90份，叔碳酸缩水甘油酯10份，搅拌均匀40分钟。
[0036]用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体中B组份的制备:在反应釜中加入60份的二胺甲基环戊烷、30份聚醚胺、7份氨乙基哌嗪，搅拌均匀30分钟，在700?800转/分钟的搅拌条件下，加入对乙基苯酚3份，搅拌分散60分钟，得到最终产物。
[0037]在25°C条件下，A组份和B组份以100:35配比配制，混合均匀后，测定粘度为660cps(25°C);经树脂传递模塑成型，混合物完全固化，制品表面光滑，内部无气泡等缺陷，断裂韧性Klc0.48MPa1/2，断裂能Glc85 J/m2，其他性能均达标。
[0038]由实施例和对比例可看出，本发明的环氧树脂在获得较低粘度的同时也具有较高的韧性。
[0039]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体，其特征在于，包括A组分和B组分，所述A组分包括双酚A环氧树脂，叔碳酸缩水甘油酯和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物，所述双酸A环氧树脂，叔碳酸缩水甘油醚和甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-丙烯酸丁酯共聚物的重量比为80?95:3?18:2?12;所述B组分为固化剂组分，所述A组分与B组分的重量比为100:30?45。2.根据权利要求1所述的一种用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体，其特征在于，所述B组分包括二胺甲基环戊烷、聚醚胺、氨乙基哌嗪和对乙基苯酚，所述二胺甲基环戊烷、聚醚胺、氨乙基哌嗪和对乙基苯酚重量比为55?80:20?45:5?10:2?8。3.—种制备权利要求2所述用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体的方法，其特征在于，包括步骤: (1)配制A组分:按重量比称取A组分中各组分，然后将A组分中所有组分混合、搅拌均匀，搅拌时间为Tl; (2)配制B组分:按重量比称取B组分中各组分，再将B组分中除对乙基苯酚以外的各组分混合搅拌，搅拌时间为T2，搅拌速度为V，然后将对乙基苯酚加入，继续搅拌，搅拌时间为T3； (3)将A组分和B组分按重量比混合均匀。4.根据权利要求3所述的一种制备用于树脂传递模塑成型的低粘度韧性环氧树脂基体的方法，其特征在于，Tl 为 40min，T2 为 30min，T3 为 60min，V 为 700_800r/min。
【文档编号】C08L33/12GK106009528SQ201610355464
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】敬祖欣, 张继忠, 吴之中
【申请人】苏州之诺新材料科技有限公司