一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系的製作方法

2023-04-23 05:07:41 2

本發明涉及溼法纏繞技術領域，具體涉及一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系。

背景技術：

在眾多的環氧樹脂固化劑中，芳香胺環氧固化劑因其固化物具有較高的熱變形溫度和優異的力學性能而受到廣泛的關注。但是芳香胺固化劑大部分在常溫下為固態晶體，且熔點較高，液態固化劑非常少，並且與環氧樹脂固化溫度較高，因此需要對芳香胺固化劑改性以獲得工藝性良好的環氧體系。

目前，採用較低固化溫度得到具有較高耐熱性的樹脂體系是環氧樹脂研究的一個熱點。研究的主要途徑是選擇適當的固化劑與促進劑，通過改性和復配的方法在降低固化溫度的同時保證樹脂體系具有較高的耐熱溫度和較優的力學性能，使改性環氧樹脂固化體系能作為高性能結構複合材料的基體使用。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，所述環氧樹脂體系能夠在中溫固化，且具有較高的耐熱性，同時有較好的韌性，並且此環氧體系具有合適的黏度、適用期，可以適合溼法纏繞與纖維複合。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，所述環氧樹脂體系包括環氧樹脂和固化劑，所述環氧樹脂為雙酚F型環氧樹脂或雙酚A型環氧樹脂，所述固化劑為二乙基甲苯二胺、異佛爾酮二胺及甲基環己二胺復配得到；所述二乙基甲苯二胺、異佛爾酮二胺及甲基環己二胺的質量比為100:10～30：0～10。

上述方案中，所述環氧樹脂和固化劑的質量比為100:20-30。

上述方案中，所述環氧樹脂體系為中溫固化，凝膠溫度在80℃～100℃，後固化溫度在140℃～160℃。

上述方案中，所述環氧樹脂體系通過動態熱機械分析（DMA）測得的玻璃化轉變溫度Tg大於130℃。

上述方案中，所述環氧樹脂體系的黏度在200mpa.s～800mpa.s。

上述方案中，所述環氧樹脂體系的適用期大於5h。

本發明的有益效果為：芳香胺/環氧樹脂體系具有較高的耐熱性和較優的力學性能，但由於芳香胺的位阻效應，使得反應較慢，將芳香胺與脂環族二胺復配作為固化劑，可以提高芳香胺/環氧體系的活性，在保證耐熱性的前提下，使其能夠中溫固化，同時由於脂環族二胺的加入，使體系的韌性提高。並且優選的環氧樹脂體系滿足溼法纏繞工藝對粘度和適用期的要求，可以與纖維複合製備高性能複合材料。

具體實施方式

為使本發明的內容、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例進一步闡述本發明，這些實施例僅用於說明本發明，而本發明不僅限於以下實施例。

本發明提供一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，環氧樹脂體系包括環氧樹脂和固化劑，環氧樹脂為雙酚F型環氧樹脂或雙酚A型環氧樹脂，固化劑為二乙基甲苯二胺、異佛爾酮二胺及甲基環己二胺復配得到；二乙基甲苯二胺、異佛爾酮二胺及甲基環己二胺的質量比為100:10～30：0～10。

環氧樹脂體系為中溫固化，凝膠溫度在80℃～100℃，後固化溫度在140℃～160℃。環氧樹脂體系的玻璃化轉變溫度Tg大於130℃。環氧樹脂體系的黏度在200mpa.s～800mpa.s。環氧樹脂體系的適用期大於5h。少量的異佛爾酮加入到二乙基甲苯二胺中，可以提高芳香胺/環氧樹脂體系的活性，在保證耐熱性的前提下，降低反應溫度，從而達到中溫固化，高溫使用，少量的甲基環己二胺加入到二乙基甲苯二胺中，可以提高樹脂體系的韌性。環氧樹脂體系滿足溼法纏繞對黏度的要求，可以與碳纖維複合製備高性能複合材料。

對比例

本對比例提供一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，包括環氧樹脂和固化劑。

環氧樹脂採用殼牌862雙酚F型環氧樹脂，固化劑為位阻型芳香胺二乙基甲苯二胺（DETDA）。

環氧樹脂和固化劑的比例為環氧樹脂：固化劑=100:27，室溫下體系黏度為540mpa.s，適用期大於5h。

環氧樹脂體系的固化工藝為120℃凝膠2h，150℃後固化4h。固化物通過DMA測得的玻璃化轉變溫度Tg為152.4℃。

實施例1

本實施例提供一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，包括環氧樹脂和固化劑。固化劑是由位阻型芳香胺二乙基甲苯二胺（DETDA）和脂環族異佛爾酮二胺（IPDA）復配得到。

環氧樹脂為殼牌862雙酚F型環氧樹脂。

固化劑的質量配比為：二乙基甲苯二胺（DETDA）：脂環族異佛爾酮二胺（IPDA）=100:20。

環氧樹脂和固化劑的質量比為環氧樹脂：固化劑=100:27，室溫下體系黏度為480mpa.s，適用期大於5h。

環氧樹脂體系的固化工藝為95℃凝膠2h，150℃後固化4h。固化物通過DMA測得的玻璃化轉變溫度Tg為148.3℃。可以看出，使用二乙基甲苯二胺和脂環族異佛爾酮二胺復配的固化劑的凝膠溫度大大降低，並且玻璃化轉變溫度變化不大。

實施例2

本實施例提供一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，包括環氧樹脂和固化劑。

環氧樹脂採用殼牌862雙酚F型環氧樹脂，固化劑質量配比為：二乙基甲苯二胺（DETDA）：脂環族異佛爾酮二胺（IPDA）：甲基環己二胺（HTDA）=100:20:5。

環氧樹脂和固化劑的質量比例為環氧樹脂：固化劑=100:26，室溫下體系黏度為420mpa.s，適用期大於5h。

環氧樹脂體系的固化工藝為90℃凝膠2h，150℃後固化4h。固化物通過DMA測得的玻璃化轉變溫度Tg為145.7℃。可以看出，使用二乙基甲苯二胺、脂環族異佛爾酮二胺及甲基環己二胺復配的固化劑的凝膠溫度大大降低，並且玻璃化轉變溫度變化不大。

實施例3

本實施例提供一種纖維溼法纏繞用耐熱中溫固化環氧樹脂體系，包括環氧樹脂和固化劑。

環氧樹脂採用雙酚A型環氧樹脂E51，固化劑質量配比為：二乙基甲苯二胺（DETDA）：脂環族異佛爾酮二胺（IPDA）：甲基環己二胺（HTDA）=100:25:10。

環氧樹脂和固化劑的質量比例為環氧樹脂：固化劑=100:22，室溫下體系黏度為510mpa.s，適用期大於5h。

環氧樹脂體系的固化工藝為80℃凝膠2h，150℃後固化4h。固化物通過DMA測得的玻璃化轉變溫度Tg為136.8℃。可以看出，使用二乙基甲苯二胺、脂環族異佛爾酮二胺及甲基環己二胺復配的固化劑的凝膠溫度大大降低，並且玻璃化轉變溫度變化不大。