CN104448241B - 一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系及其制备方法 - Google Patents
一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于复合材料领域，具体公开了一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系及其制备方法。其包括如下组分：环氧树脂10~50份，潜伏性固化剂50~100份，液态室温反应型固化剂40~80份，促进剂1~10份。其制备方式是首先将潜伏性固化剂与液态室温反应型固化剂混合均匀，然后加入环氧树脂和促进剂在60~100℃温度下反应2~6h，最终得到糊状液体，即为中低温成型预浸料用潜伏性固化体系。本发明的潜伏性固化体系可以中低温成型，降低了潜伏性固化剂的固化温度，糊状形态有利于均匀地分散于环氧树脂中，且制备工艺操作简单，适于大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体是涉及一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系及其制备方法，可应用于中低温固化预浸料用树脂体系及其预浸料的制备。
背景技术
先进复合材料具有性能高，可设计性好的优点，因此常应用于风电叶片和汽车领域等大型材料构件。而在大型复合材料构件的固化工艺中，由于使用的模具尺寸较大，高温固化不仅会产生较大的残余内应力，影响制品尺寸精度，而且也会带来较大的能量消耗，因此制备大型复合材料构件常采用中低温固化工艺（80~100℃固化）。但现有的中低温固化剂与环氧树脂组成的树脂体系在室温下储存期较短，不利于工业化生产，因此提高中低温固化剂在室温下的储存期成为现今中低温固化体系的研究热点。
目前，提高中低温固化剂储存期的研究主要有两个方向，一是降低潜伏性固化剂的固化温度，二是降低室温反应型固化剂在室温下的反应活性。潜伏性固化剂在室温下具有较好地储存稳定性，但一般固化温度较高，基本都在120℃以上，不适用于中低温固化体系。所以，需要对潜伏性固化剂进行改性来降低其固化温度。而室温反应型固化剂在室温下就能发生反应，不利于预浸料在室温下的存储，因此，也需要对室温反应型固化剂进行改性以降低其在室温下的反应活性，从而提高预浸料在室温下的储存期。中国专利CN102633987A中利用溶剂法使环氧树脂稀释剂与潜伏性固化剂反应，并加入促进剂，以此提高固化剂反应活性，但需要对反应产物进行脱溶剂处理，制备工艺复杂，不利于大规模工业化生产。美国专利5138018分别利用室温反应型固化剂异佛尔酮二胺（IPDA）和1,3-双（氨甲基）环己烷（1,3-BAC）与环氧树脂反应，以降低其反应活性，但反应温度100~190℃，反应时间6~8h，制备过程时间过长，耗能也很严重，不适用于工业化生产。
发明内容
本发明针对改性潜伏性固化剂和室温反应型固化剂工艺复杂，不易工业化生产，且耗能严重等缺点，提供一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系及其制备方法。
一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系，其特征在于其组分及含量以重量份数计为：
环氧树脂10~50份，潜伏性固化剂50~100份，液态室温反应型固化剂40~80份，促进剂1~10份。
所述环氧树脂为双酚A缩水甘油醚、双酚F缩水甘油醚、双酚AD缩水甘油醚、液态酚醛环氧树脂、丁二醇缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚的一种或几种的组合。
所述潜伏性固化剂可以为双氰胺、改性双氰胺、脲类衍生物、二氨基二苯砜、三氟化硼单乙胺的一种或几种的组合。
所述的液态室温反应型固化剂可以为脂肪胺、脂环胺、聚醚胺类的一种或几种的组合。
所述的促进剂为咪唑类化合物中的一种或几种的组合。
一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系的制备方法，其特征在于具体步骤如下：
将50~100份潜伏性固化剂与40~80份液态室温反应型固化剂混合均匀后，加入10~50份环氧树脂和1~10份促进剂在60~100℃温度下反应2~6h，最终得到糊状液体，即为中低温成型预浸料用潜伏性固化体系。
将制得的中低温成型预浸料用潜伏性固化体系和环氧树脂搅拌均匀后，倒入模具中，置于真空干燥箱中加热固化制备浇注体样条，固化完成后测试性能。
所述环氧树脂可用牌号为E-44的环氧树脂；所述中低温成型预浸料用潜伏性固化体系和环氧树脂的质量比为10~15:100；所述固化温度可为80~100℃；所述固化反应时间可为4~8h。
本发明采用环氧树脂与潜伏性固化剂与液态室温反应型固化剂反应制得液态的中低温成型预浸料用潜伏性固化体系，其固化环氧树脂具有良好的力学性能，而且具有以下优点：
（1）固化体系中含有促进剂反应活性较高，可以在中低温条件下固化，适用于制造大型复合材料构件；
（2）固化体系中含有环氧树脂，并且呈糊状液体，有利于固化体系均匀分散于环氧树脂体系中，不易出现固化剂的团聚和沉淀，利于固化反应的进行；
（3）制备工艺简单，操作方便安全，利于大规模工业化生产。且低毒，无味，使用过程中对人体伤害较小。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明进行进一步说明。
实施例1
分别称取500g双氰胺和400g脂肪胺置于反应釜中，强力搅拌待双氰胺与脂肪胺混合均匀后，加入100g苯基缩水甘油醚和10g2-甲基咪唑，在60℃下反应6h，将产物冷却后得到白色糊状液体，即为中低温成型预浸料用潜伏性固化体系。
分别称取50g上述制备的中低温成型预浸料用潜伏性固化体系和500g环氧树脂E-44，搅拌均匀后倒入样条模具中，80℃固化8h，制备浇注体样条。中低温成型预浸料用潜伏性固化体系性能见表1，浇注体性能见表2。
实施例2
分别称取800g改性双氰胺和600g脂环胺置于反应釜中，强力搅拌待改性双氰胺与脂环胺混合均匀后，加入300g双酚A型缩水甘油醚和50g2-乙基-4-甲基咪唑，在80℃下反应4h，将产物冷却后得到白色糊状液体，即为中低温成型预浸料用潜伏性固化体系。
分别称取62.5g上述制备的中低温成型预浸料用潜伏性固化体系和500g环氧树脂E-44，搅拌均匀后倒入样条模具中，90℃固化6h，制备浇注体样条。中低温成型预浸料用潜伏性固化体系性能见表1，浇注体性能见表2。
实施例3
分别称取1000g脲类衍生物和800g聚醚胺置于反应釜中，强力搅拌待脲类衍生物与聚醚胺混合均匀后，加入500g双酚F型缩水甘油醚和100g1-苄基-2-乙基咪唑，在100℃下反应2h，将产物冷却后得到白色糊状液体，即为中低温成型预浸料用潜伏性固化体系。
分别称取75g上述制备的中低温成型预浸料用潜伏性固化体系和500g环氧树脂E-44，搅拌均匀后倒入样条模具中，100℃固化4h，制备浇注体样条。中低温成型预浸料用潜伏性固化体系性能见表1，浇注体性能见表2。
表1 中低温成型预浸料用潜伏性固化体系性能
表2 固化体系与环氧树脂固化物浇注体性能
Claims (1)
1.一种中低温成型预浸料用潜伏性固化体系的制备方法，其特征在于其组分及含量以重量份数计为：
环氧树脂10～50份，潜伏性固化剂50～100份，液态室温反应型固化剂40～80份，促进剂1～10份；
所述环氧树脂为双酚F缩水甘油醚、双酚AD缩水甘油醚、液态酚醛环氧树脂、丁二醇缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、对叔丁基苯基缩水甘油醚的一种或几种的组合；
所述潜伏性固化剂为双氰胺、改性双氰胺、二氨基二苯砜、三氟化硼单乙胺的一种或几种的组合；
所述的液态室温反应性固化剂为聚醚胺类的一种或几种的组合；
所述的促进剂为咪唑类化合物中的一种或几种的组合；
所述的中低温成型预浸料用潜伏性固化体系的制备方法，具体步骤如下：
将50～100份潜伏性固化剂与40～80份液态室温反应型固化剂混合均匀后，加入10～50份环氧树脂和1～10份促进剂在60～100℃温度下反应2～6h，最终得到糊状液体，即为中低温成型预浸料用潜伏性固化体系。
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