CN105176001B - 智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：组成及配比以质量份计为：耐热环氧树脂80～100份，有机硅环氧树脂10～15份，有机硅增滑剂6～8份，酸酐类固化剂100～160份，叔胺类促进剂2～4份，高岭土6～15份，脱模剂2～6份；纳米SiO2 0.5～1份；偶联剂0.2～0.4份。本发明的耐热环氧树脂由多种环氧树脂复配而成，能够提高耐热环氧树脂的综合性能；采用酸酐固化剂，可操作时间长，粘度低，有高热变形温度，价格便宜，因此本发明是一种低成本、高韧性、高Tg，用于生产电缆用碳纤维树脂基复合芯的高温拉挤环氧树脂。
Description
技术领域
本发明涉及一种智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂。
背景技术
环氧树脂(EP)是一种重要的热固性树脂，具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点，在轻工、建筑、机械、航天航空等领域得到广泛应用。
目前，用于碳纤维树脂基复合芯Tg在190℃的环氧树脂，价格昂贵，是普通环氧树脂价格的8～12倍，导致碳纤维树脂基复合导线的价格居高不下，在国网推广碳纤维树脂基复合导线时受到很大的限制；由于这种用于碳纤维树脂基复合芯的环氧树脂Tg比较高，环氧树脂的韧性相对较差，碳纤维复合导线一般应用于条件苛刻的重冰地带、大跨越地带，如果制备的碳纤维树脂基复合芯韧性不好，在使用中容易出现开裂、断裂，难以满足日益提高的使用要求。为了降低碳纤维树脂基复合导线的成本，增加使用碳纤维树脂基复合导线的安全性，拓展其使用范围和领域，现在急需一种低成本、高韧性、高Tg的环氧树脂用于生产碳纤维树脂基复合芯。
发明内容
本发明的目的是一种低成本、高韧性、高Tg，用于生产电缆用碳纤维树脂基复合芯的高温拉挤环氧树脂。
实现本发明目的的技术方案是智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：组成及配比以质量份计为：耐热环氧树脂80～100份，有机硅环氧树脂10～15份，有机硅增滑剂6～8份，酸酐类固化剂100～160份，叔胺类促进剂2～4份，高岭土6～15份，脱模剂2～6份；纳米SiO20.5～1份；偶联剂0.2～0.4份。
智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂还包括聚醚砜增韧剂10～20份。
所述耐热环氧树脂的环氧值为0.68～0.71mol/100g。
所述耐热环氧树脂由缩水甘油醚型树脂、缩水甘油醋型树脂、缩水甘油胺型树脂、脂环族环氧化合物、线状脂肪族环氧化合物中的至少两种复配而成。
所述酸酐类固化剂为桐油酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、内亚甲基四氢苯酐、甲基内亚甲基四氢苯酐、甲基内亚甲基六氢苯酐、戊二酸酐、萜烯酸酐中的一种或多种。
所述聚醚砜增韧剂为氯基封端短链聚醚砜。
所述耐热环氧树脂的牌号为ZYH68；所述有机硅环氧树脂的牌号为BD-1208；所述有机硅增滑剂的牌号为Silok8580；所述酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐，牌号为AMT-120；所述高岭土的牌号为ASP400；所述叔胺类促进剂的牌号为DNP52；所述纳米SiO2由KH550偶联剂改性。
所述脱模剂为INT1882、INT1890、BKY-P9065、蒙旦蜡和蓖麻油复配而成。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的耐热环氧树脂由多种环氧树脂复配而成，多种树脂复配能够提高耐热环氧树脂的综合性能；有机硅环氧树脂具有较好的耐热性和耐水性，可在250～300℃温度范围内使用，能提高环氧树脂的Tg和耐湿热老化性能；有机硅增滑剂能够浮在环氧树脂表面，降低环氧树脂的表面张力，环氧树脂固化后能够降低表面的摩擦系数，使环氧树脂避免划伤，使拉挤后的碳纤维增强树脂基复合芯棒表面光洁；采用酸酐固化剂，可操作时间长，粘度低，有高热变形温度，价格便宜。
(2)本发明的聚醚砜增韧剂为氯基封端短链聚醚砜，氯基封端的聚醚砜更稳定，不易吸收空气中的水分，且能够增加环氧树脂的韧性，提高环氧树脂的Tg。
(3)本发明的促进剂为叔胺类潜伏性促进剂，在常温下环氧树脂反应活性低，高温下能促进环氧树脂快速固化，采用敞开式注胶拉挤时能减缓环氧树脂老化，提高环氧树脂的使用率；高岭土能够提高树脂的粘度，降低固化收缩比；脱模剂采用多种脱模剂复配，能够提高环氧树脂固化时的脱模效果，生产高质量的复合芯棒；纳米SiO2粒径均匀，粒径在50nm左右，经过KH550偶联剂改性，降低粒子的团聚效应，能够改善环氧树脂的工艺性能，增加环氧树脂的粘度，降低固化收缩比，拥有优良的纳米效应，提高环氧树脂的强度和韧性，提高环氧树脂的耐老化性能；偶联剂为KH550，有脱泡的效果，提高高岭土与环氧树脂之间的结合性。
具体实施方式
(实施例1)
本实施例的组成、配比份数及型号见表一：
表一
本实施例制得的环氧树脂成本及性能如下：
环氧树脂体系的价格为80～90元/Kg，与现有的200元/Kg相比，成本明显降低。
环氧树脂25℃粘度500～1000cps。
环氧树脂25℃粘度增加一倍的时间为10h。
用本实施例制得的环氧树脂拉挤而成的复合芯棒能以3r/min速度通过50D卷绕筒体2min表面不起皮、不开裂；完成卷绕后取170D芯棒，以2r/min的速度扭转360°，保持2min，然后展直，芯棒不开裂。拉挤的复合芯棒以2mm/min的速度平稳的加在径向压力，能承受40kN以上的压力。拉挤的复合芯棒Tg为195～205℃。拉挤的复合芯棒抗拉强度≥2600Mpa。拉挤的复合芯棒在160℃，400h高温后抗拉强度≥2500Mpa。
(实施例2)
在实施例1的基础上，添加10～20份的聚醚砜，将进一步提高Tg和韧性，其中Tg可提高到200～210℃，复合芯以3r/min速度通过45D卷绕筒体2min表面不起皮、不开裂。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：组成及配比以质量份计为：耐热环氧树脂80～100份，有机硅环氧树脂10～15份，有机硅增滑剂6～8份，酸酐类固化剂100～160份，叔胺类促进剂2～4份，高岭土6～15份，脱模剂2～6份；纳米SiO2 0.5～1份；偶联剂0.2～0.4份；所述有机硅环氧树脂的牌号为BD-1208；所述有机硅增滑剂的牌号为Silok8580；所述叔胺类促进剂的牌号为DNP52；所述脱模剂为INT1882、INT1890、BKY-P9065、蒙旦蜡和蓖麻油复配而成。
2.根据权利要求1所述的智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：还包括聚醚砜增韧剂10～20份。
3.根据权利要求2所述的智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：所述耐热环氧树脂的环氧值为0.68～0.71mol/100g。
4.根据权利要求3所述的智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：所述耐热环氧树脂由缩水甘油醚型树脂、缩水甘油酯型树脂、缩水甘油胺型树脂、脂环族环氧化合物、线状脂肪族环氧化合物中的至少两种复配而成。
5.根据权利要求4所述的智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：所述酸酐类固化剂为桐油酸酐、四氢苯酐、六氢苯酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐、内亚甲基四氢苯酐、甲基内亚甲基四氢苯酐、甲基内亚甲基六氢苯酐、戊二酸酐、萜烯酸酐中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：所述聚醚砜增韧剂为氯基封端短链聚醚砜。
7.根据权利要求6所述的智慧能源碳纤维树脂基复合芯用低成本高温拉挤环氧树脂，其特征在于：所述耐热环氧树脂的牌号为ZYH68；所述酸酐类固化剂为甲基四氢苯酐，牌号为AMT-120；所述高岭土的牌号为ASP400；所述纳米SiO2由KH550偶联剂改性。
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