一種用於樹脂傳遞模塑成型的低粘度環氧樹脂體系及其製備使用方法
2023-06-19 11:27:56
專利名稱：一種用於樹脂傳遞模塑成型的低粘度環氧樹脂體系及其製備使用方法
技術領域：
本發明涉及環氧樹脂體系，特別是涉及一種凝膠時間較長、具有較好力學性能而 且可適用於樹脂傳遞模塑成型領域的低粘度環氧樹脂體系及其使用方法，屬於高分子材料 技術領域。
背景技術：
樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM(Resin Transfer Molding)，起源於50年代的冷模澆 鑄工藝，至今已有50多年的歷史，其原理是在一定的溫度、壓力下，低黏度的液體樹脂被注 人鋪有預成型坯(增強材料)的模具中，注人樹脂，固化成型，然後脫模。由於其工藝過程 包括預成型坯的加工與樹脂的注入和固化兩步，這兩步可分開進行，所以說RTM具有高度 的靈活性和組合性，便於實現「材料設計」，目前已廣泛用於建築、交通、電訊、衛生、航空航 天等工業領域。已開發的產品有汽車殼體及部件、娛樂車構件、螺旋漿、風力發電機葉片、 天線罩、機器罩、浴盆、沐浴間、遊泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型遊艇等。作為工業界是應用最廣泛，性能最優良的熱固性塑料，環氧樹脂具有低體積收縮 率、良好的粘接性、優良的機械性能以及耐化學酸鹼性，無論是在膠黏劑、塗料、複合材料基 材、風力葉片樹脂或者是航空、太空材料等方面都具有不可替代的地位。但是普通的環氧樹脂樹脂粘度大，直接應用於RTM的話，不僅滲透困難、注射壓力 高、充模時間長，而且樹脂中夾帶的氣泡不易除盡；粘度過低，樹脂流動易形成湍流，從而夾 帶大量氣泡進入模具，閉模固化後，製品的孔隙率增加，影響其性能。目前業界普遍採用的 是使用單官能團的環氧稀釋劑或者非反應型稀釋劑來降低環氧樹脂的粘度，但是經過稀釋 後的環氧樹脂力學性能以及熱性能明顯降低。如何能在保持環氧樹脂所固有的優良性能的 同時，降低粘度，使其適應RTM，正成為產業界的熱點問題。
發明內容
針對上述問題，本發明提供一種用於RTM的低粘度環氧樹脂體系及其使用，其低 粘度以及較長的凝膠時間可以大大降低灌注成型加工作業的操作難度。為了達到上述的目的，本發明中的低粘度環氧樹脂體系由A、B兩種組分組成，其 中A組分中環氧樹脂與反應型稀釋劑、消泡劑重量比為55 90 10 45 0. 05 1 ；B 組分即固化劑與A組分的重量比為100 10 30。上述本發明的技術方案中，所述環氧樹脂為二官能度環氧基雙酚A、雙酚F的環氧 樹脂，酚醛型環氧樹脂，鄰甲酚型環氧樹脂，多官能度環氧基的環氧樹脂以及彈性體改性環 氧樹脂中的一種或多種組合，優選雙酚A、雙酚F的環氧樹脂及其組合。上述本發明的技術方案中，所述反應型稀釋劑為鄰甲酚縮水甘油醚，苯基縮水甘 油醚，對叔丁基苯酚縮水甘油醚，C12-C14烷基縮水甘油醚，丁基縮水甘油醚，腰果酚型甘油 醚，聚丙二醇二縮水甘油醚，聚乙二醇二縮水甘油醚，1，4_ 丁二醇二甘油醚，1，6-己二醇二縮水甘油醚，新戊二醇二縮水甘油醚，間苯二酚二縮水甘油醚，環己烷二甲醇二縮水甘油 醚，蓖麻油縮水甘油醚，二溴新戊二醇二縮水甘油醚，三羥甲基丙烷三縮水甘油醚，三羥甲 基丙烷三縮水甘油醚，甘油三縮水甘油醚的一種及其組合。上述本發明的技術方案中，所述消泡劑為聚醚類消泡劑，高碳醇，有機矽消泡劑， 聚醚改性矽中的一種及其組合。上述本發明的技術方案中，所述固化劑為直鏈脂肪族胺，脂環族胺，脂肪族芳香 胺，內醯胺中的一種及其組合。本發明還提供了該低粘度環氧樹脂體系的製備使用方法，該方法步驟如下1)、將重量比為55 90 10 45環氧樹脂、反應型稀釋劑於20 35°C條件下 攪拌Ih直至混合均勻；2)、滴加重量比為0. 05 1的消泡劑，保持溫度不變，攪拌10 30min，最後靜置 24h，即可得到環氧樹脂體系A組分；3)、將A、B組分按重量比為100 10 30混合攪拌均勻，室溫下抽真空脫氣泡 10 15min，製得樹脂混合物；4)在40°C 80°C的溫度範圍加熱模具40 80min，澆入樹脂混合物，室溫下抽真 空脫氣泡10 20min ；5)80°C條件下加熱6h即可得到澆鑄體。本發明利用無毒或低毒的單官能度或者多官能度的縮水甘油醚來降低環氧樹脂 配方中A組分中環氧樹脂的粘度，但不會使得環氧樹脂的機械性能大幅度下降，同時消泡 劑等助劑的加入減少氣泡的產生，可以改進RTM的操作工藝。本發明所提供的環氧樹脂具有以下優點1、環氧樹脂具有低粘度800-2500mPa. s，環氧樹脂體系也具有低粘度 200-800mPa. s ；2、具有較長的適用期100-300min，有利於滿足複合材料製造過程中浸透、排氣；3、固化後仍然具有良好的機械性能。
具體實施方案下面將結合具體實施例對本發明做進一步的描述。實施例一1、取按重量份計的60份雙酚A型環氧樹脂CYD_128、30份雙酚F型環氧樹脂、10 份聚乙二醇二縮水甘油醚在20 35°C條件下攪拌Ih直至混合均勻，滴加0. 05BYK-A530消 泡劑，保持溫度不變，攪拌10 30min，最後靜置24h製得A組分；2、取按重量份計的16份異佛爾酮二胺、14份聚醚胺混合均勻製得B組分；3、將A組分與B組分按照重量比100 30混合攪拌均勻，室溫下抽真空脫氣泡 10 15min，製得樹脂混合物；4、在40°C 80°C的溫度範圍加熱模具40 80min，澆入樹脂混合物，室溫下抽真 空脫氣泡10 20min ；5、80°C條件下加熱6h即可得到澆鑄體，該澆鑄體性能檢測結果如下表 實施例二1、取按重量份計的55份雙酚A型環氧樹脂CYD_128、25環己烷二縮水甘油醚、 20份1，2_己二醇二縮水甘油醚在20 35°C條件下攪拌Ih直至混合均勻，滴加0. 1份 BYK-A530消泡劑，保持溫度不變，攪拌10 30min，最後靜置24h製得A組分；2、取按重量份計的16份異佛爾酮二胺、14份聚醚胺混合均勻製得B組分混合攪拌 均勻；3、將A組分與B組分按照重量比100 10混合攪拌均勻室溫下抽真空脫氣泡 10 15min，製得樹脂混合物，其他同實施例一製得的澆鑄體性能檢測結果如下表 實施例三1、取按重量份計的60份雙酚A型環氧樹脂CYD_128、25份雙酚F型環氧樹脂、 14. 5份1，4_ 丁二醇二縮水甘油醚在20 35°C條件下攪拌Ih直至混合均勻，滴加0. 1份 BYK-A500消泡劑，保持溫度不變，攪拌10 30min，最後靜置24h製得A組分；2、取按質量份計30的直鏈脂肪族胺，環脂族胺，脂肪族芳香胺，內醯胺中的一種 做B組分；3、將A組分與B組分按照重量比100 15混合攪拌均勻室溫下抽真空脫氣泡 10 15min，製得樹脂混合物，其他同實施例一製得的澆鑄體性能檢測結果如下 以上實施例1-3中，拉伸試驗按照GB/T2568進行，彎曲試驗按照GB/T2570進行， 樹脂粘度和適用期檢測按照GB 12007. 4進行，凝膠時間檢測按照GB 7193. 6進行。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何 熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到的變化或替換，都應 涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求所界定的保護範 圍為準。
權利要求
一種用於RTM的低粘度環氧樹脂體系，其特徵在於其由A、B兩組分組成，其中A組分中環氧樹脂與反應型稀釋劑、消泡劑重量比為55～90∶10～45∶0.05～1；B組分即固化劑與A組分的重量比為100∶10～30；
2.根據權利要求1所述的用於RTM的低粘度環氧樹脂體系，其特徵在於所述環氧樹脂 為二官能度環氧基雙酚A、雙酚F的環氧樹脂，酚醛型環氧樹脂，鄰甲酚型環氧樹脂，多官能 度環氧基的環氧樹脂以及彈性體改性環氧樹脂中的一種或多種組合；
3.根據權利要求2所述的用於RTM的低粘度環氧樹脂體系，其特徵在於所述環氧樹脂 為雙酚A、雙酚F的環氧樹脂或其組合物；
4.根據權利要求1所述的用於RTM的低粘度環氧樹脂體系，其特徵在於所述反應型 稀釋劑為鄰甲酚縮水甘油醚，苯基縮水甘油醚，對叔丁基苯酚縮水甘油醚，C12-C14烷基縮 水甘油醚，丁基縮水甘油醚，腰果酚型甘油醚，聚丙二醇二縮水甘油醚，聚乙二醇二縮水甘 油醚，1,4- 丁二醇二甘油醚，1,6-己二醇二縮水甘油醚，新戊二醇二縮水甘油醚，間苯二酚 二縮水甘油醚，環己烷二甲醇二縮水甘油醚，蓖麻油縮水甘油醚，二溴新戊二醇二縮水甘油 醚，三羥甲基丙烷三縮水甘油醚，三羥甲基丙烷三縮水甘油醚，甘油三縮水甘油醚的一種及 其組合；
5.根據權利要求1所述的用於RTM的低粘度環氧樹脂體系，其特徵在於所述消泡劑為 聚醚類消泡劑，高碳醇，有機矽消泡劑，聚醚改性矽中的一種及其組合；
6.根據權利要求1所述的用於RTM的低粘度環氧樹脂體系，其特徵在於所述固化劑為 直鏈脂肪族胺，環脂族胺，脂肪族芳香胺，內醯胺等一種及其組合；
7.根據權利要求1所述的用於RTM的低粘度環氧樹脂體系的製備使用方法，其特徵在 於該方法步驟如下1)、將重量比為55 90 10 45環氧樹脂、反應型稀釋劑於20 35°C條件下攪拌 Ih直至混合均勻；2)、滴加重量比為0.05 1的消泡劑，保持溫度不變，攪拌10 30min，最後靜置24h， 即可得到環氧樹脂體系A組分；3)、將A、B組分按重量比為100 10 30混合攪拌均勻，室溫下抽真空脫氣泡10 15min，製得樹脂混合物；4)在40°C 80°C的溫度範圍加熱模具40 80min，澆入樹脂混合物，室溫下抽真空脫 氣泡10 20min ；5)80°C條件下加熱6h即可得到澆鑄體。
全文摘要
本發明涉及一種用於樹脂傳遞模塑成型的低粘度環氧樹脂體系及其製備使用方法，由A、B兩種組分組成，其中A組分中環氧樹脂與反應型稀釋劑、消泡劑重量比為55～90∶10～45∶0.05～1；B組分即固化劑與A組分的重量比為100∶10～30。將環氧樹脂體系A、B組分按比例混合攪拌均勻，室溫下抽真空脫氣泡，最後在80℃條件下加熱6h即可得到澆鑄體。本發明可以改善環氧樹脂體系的凝膠時間、粘度，同時保持良好的力學性能和熱性能，可適用於汽車、船舶、風電葉片、航空航天等大型複合材料結構件的製造。
文檔編號C08L63/02GK101880443SQ20101021998
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月8日 優先權日2010年7月8日
發明者宋歡, 廖波, 李儒劍, 李鴻巖, 王鍇 申請人:株洲時代新材料科技股份有限公司