CN110527255A - 一种环氧树脂基体、复合材料、车架及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环氧树脂基体、复合材料、车架及其制备方法，所述环氧树脂基体按重量份计包括以下组分：主体树脂20～100份，增韧剂10～40份，固化剂5～10份，促进剂2～10份，所述增韧剂中含有噁唑烷酮改性环氧树脂；本发明提供的环氧树脂基体，通过以三官能团、四官能团环氧树脂为主体树脂，使用噁唑烷酮改性环氧树脂作为增韧剂，具有高强度高模量的性能，能够满足预浸料的热熔加工工艺，且织板的可操作性好，使得最终得到的环氧树脂基体Vf含量由50～55％提升到60～65％，与碳纤维复合时，能够发挥出碳纤维的高强度高模量的特性，可进一步减轻碳纤维车架的质量，提高整车的舒适性，在车架中具有良好的应用前景。

Description

一种环氧树脂基体、复合材料、车架及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料领域，涉及一种环氧树脂基体、复合材料、车架及其制备方法。
背景技术
T800、T1000、T1100、MR70、YS60纤维属于全球目前最好的几种纤维，这些纤维与环氧树脂复合后可用来做超轻量化碳纤维产品，但市面上的树脂在性能上很难满足高强度高模量，且市面上现有的织板碳纤维质量FAW为80±2，树脂含量RC为35-37％，做不到FAW为70±2，RC为32-34％。市面上的树脂与T800、T1000、T1100、MR70、YS60复合难以发挥它们高强度高模量的特性，这制约着超轻量化碳纤维产品进一步的发展。
CN107641192A公开了一种高强度高韧性环氧树脂，所述高强度高韧性环氧树脂是由包括以下组分的原料固化而得：基体树脂、固化剂、促进剂；所述的各组分按重量百分比计：基体树脂为38wt％～59wt％；固化剂为38wt％～59wt％；促进剂为0.1wt～3wt％；所述基体树脂为环氧树脂和活性稀释剂混合物；所述活性稀释剂为带有侧链的弱极性环氧化合物。此方法提供的环氧树脂性能一般，并且无法满足T800、T1000、T1100、MR70、YS60纤维高强度高模量的特性。
CN109294215A公开了一种聚氨酯树脂组合料和用途及一种聚氨酯材料。所述高强度高模量聚氨酯树脂组合料包括：A组分，包含低聚物多元醇、小分子扩链剂和相容剂；B组分，包含多亚甲基多苯基异氰酸酯、二异氰酸酯以及二异氰酸酯衍生物中的一种或多种；C组分，环氧功能化的聚苯醚微球粒子。将A、B和C组分搅拌混合后进行热固化，得到高强度高模量的聚氨酯材料，拉伸强度可达62～82MPa。此方法提供的聚氨酯树脂组合料的力学性能还有待加强，并且也无法匹配T800、T1000、T1100、MR70、YS60的特性，无法通过复合发挥更优异的效果。
CN101798380A公开了一种高强度高韧性环氧树脂体系的制备方法，它涉及一种环氧树脂体系的制备方法。解决现有环氧树脂体系不能同时实现固化前环氧树脂液体体系黏度小、适用期长和固化后的环氧树脂的力学性能好的问题。制备方法：将MBOEA和660混合加热得改性固化剂，再将改性固化剂加入TDE-85和E-51混合物中共混得环氧树脂液体体系；将环氧树脂液体体系固化即可。环氧树脂液体体系粘度为700～1000mPa·s，适用期8～16h，满足复合材料湿法成型工艺要求；固化后环氧树脂拉伸强度80～100MPa，拉伸模量3.0～3.8GPa，断裂延伸率4.0～7.0％。工艺简单，适于工业化生产。但是此环氧树脂体系的强度还有待提升。
目前市面上的树脂在性能上很难满足高强度高模量，与T800、T1000、T1100、MR70、YS60纤维复合难以发挥纤维的优势和特性。因此，开发一种可应用于超轻量化碳纤维产品的高强度高模量高弹性的环氧树脂体系，具有重要的意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种环氧树脂基体、复合材料、车架及其制备方法，以解决现有的环氧树脂基体难以匹配碳纤维，无法发挥碳纤维的高强度高模量的性能，并且织板RC的含量过高的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种环氧树脂基体，所述环氧树脂基体按重量份计包括以下组分：主体树脂20～100份，增韧剂10～40份，固化剂5～10份，促进剂2～10份，所述增韧剂中含有噁唑烷酮改性环氧树脂。
本发明提供的环氧树脂基体，通过以三官能团、四官能团环氧树脂为主体树脂，使用噁唑烷酮改性环氧树脂作为增韧剂，具有高强度高模量的性能，能够满足预浸料的热熔加工工艺，且织板的可操作性好，使得最终得到的环氧树脂基体的碳纤维含量Vf由50～55％提升到60～65％，与碳纤维复合时，能够发挥出碳纤维的高强度高模量的特性。
目前现有的树脂在性能上很难满足高强度高模量的碳纤维，且市面上的织板RC一般为35～37％，无法降低至32～34％，且可操作性较差。
本发明所述主体树脂的重量份为20～100份，例如可以是20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、60份、70份、80份、90份或100份等。
优选地，所述主体树脂包括TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜(DDS)形成的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚704环氧树脂、南亚631环氧树脂、南亚907环氧树脂、南亚115环氧树脂或缩水甘油胺型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合。
本发明所述TDE-85为4,5-环氧己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯；所述南亚128环氧树脂是标准的双酚A型环氧树脂，南亚901环氧树脂是普通环氧树脂，南亚704环氧树脂是邻甲酚型环氧树脂，南亚631环氧树脂是酚醛型环氧树脂，南亚907环氧树脂是二甲苯稀释后的环氧树脂，南亚115环氧树脂是丁基缩水甘油醚稀释后的环氧树脂；缩水甘油胺型环氧树脂为分子链含有缩水甘油胺的一类环氧树脂，主要包括二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺、二缩水甘油基对氨基苯酚等等，环氧树脂基体中可以使用任意的缩水甘油胺环氧树脂。
优选地，所述主体树脂按重量份计由10～30份(例如12份、15份、18份、20份、23份、25份或28份等)的TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜形成的预聚体、2～30份(例如3份、5份、7份、10份、12份、15份、18份、20份、23份、25份或28份等)的南亚128环氧树脂、5～20份(例如7份、10份、12份、15份或18份等)的南亚901环氧树脂、1～10份(例如2份、4份、6份、8份或10份等)的南亚704环氧树脂和5～10份(例如6份、7份、8份、9份或10份等)的缩水甘油胺型环氧树脂组成。
在本发明中，主体树脂优选上述几种的组合，能够使得强度和模量更高，并且能够匹配碳纤维的性能。原因有以下几点：1、TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜分子链刚性结构多，交联固化后分子整体刚性提升明显，弯曲、拉升性能提升较多，但是冲击强度有待提高；2、增韧剂中的噁唑烷酮改性环氧树脂也有提升弯曲、拉升的作用，最重要的是改善体系的冲击强度；3、苯氧树脂分子量高，可在体系中形成互穿网络结构，提高同体系的冲击强度；4、整个体系主要是环氧提供刚性、拉升强度、拉升模量，增韧剂改善冲击性能。
优选地，所述TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜形成的预聚体由以下步骤制备得到：将TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜在保护性气氛下，加热反应得到预聚体。
优选地，所述TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜的质量比为(0.5～2):1，例如可以是0.5:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.2:1、1.5:1、1.8:1或2:1等。
优选地，所述保护性气氛由氮气或氩气提供。
优选地，所述加热反应的温度为100～140℃，例如可以是100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃或135℃等。
优选地，所述加热反应的时间为1～2h，例如可以是1h、1.2h、1.5h、1.6h、1.8h或2h等。
优选地，所述噁唑烷酮改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：
将南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚638环氧树脂、南亚704环氧树脂中的至少2种混合搅拌，进一步优选为将南亚128环氧树脂和南亚901环氧树脂混合搅拌，再加入二苯基甲烷二异氰酸酯，真空下反应得到所述噁唑烷酮改性环氧树脂。
优选地，所述南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为1:(1～1.5):(0.5～2)，例如可以是1:1:0.5、1:1.2:1、1:1.4:1.5或1:1.5:2等。
优选地，所述混合的温度为90～120℃，例如可以是90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃、102℃、105℃、108℃、110℃、113℃、115℃或118℃等，
优选地，所述混合搅拌在行星搅拌釜中进行。
优选地，所述行星搅拌釜的搅拌转速为40～50r/min，例如可以是40r/min、41r/min、42r/min、43r/min、44r/min、45r/min、46r/min、47r/min、48r/min、49r/min或50r/min等。
优选地，所述行星搅拌釜的分散盘转速为700～800r/min，例如可以是700r/min、710r/min、720r/min、730r/min、740r/min、75r/min、760r/min、770r/min、780r/min、790r/min或800r/min等。
优选地，所述混合搅拌的时间为50～80min，例如可以是50min、55min、60min、65min、70min、75min或80min等。
优选地，加入二苯基甲烷二异氰酸酯后，行星搅拌转速调整为120～150r/min(例如125r/min、130r/min、135r/min、140r/min或145r/min等)，分散盘转速调整为1000～1300r/min(例如1050r/min、1100r/min、1150r/min、1200r/min、1250r/min或1280r/min等)。
在本发明中，加料时低速搅拌，加完料后需要更好的分散，因此提高转速。
优选地，所述真空下反应的温度为110～120℃，例如可以是110℃、111℃、112℃、113℃、114℃、115℃、116℃、117℃、118℃、119℃或120℃等。
优选地，所述真空下反应的时间为8～12h，例如可以是9h、10h、11h或12h等。
在本发明中，当噁唑烷酮改性环氧树脂与其他增韧剂搭配使用，对于环氧树脂基体的性能提升效果更好，可显著提高体系的刚性和韧性。
优选地，所述增韧剂中还包括苯氧树脂、纳米核壳、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合。
本发明所述苯氧树脂指的是聚酚氧树脂，主要作用是在体系中形成互穿网络结构，增加体系的韧性，同时也提高体系的Tg点，控制成型固化过程中树脂的流失率。
本发明所述纳米核壳是环氧树脂/液体端羧基丁腈橡胶共混改性的增韧剂，体系含有橡胶结构，因此可以提高冲击性能和韧性，但是由于纳米核壳本身的性质较脆，过量的纳米核壳会降低体系的刚性和模量。
所述碳纳米管比表面积大，吸附性好，在体系中可以作为物理交联剂提高树脂体系的冲击性能及操作性能，达到提高体系韧性的效果。
所述石墨烯为片状结构，可以提高树脂体系的冲击性能、层间剪切、操作性能、及导热、散热性能。
本发明所述增韧剂的重量份为10～40份，例如可以是10份、15份、20份、25份、30份、35份或40份等。
优选地，所述增韧剂按重量份计包括噁唑烷酮改性环氧树脂10～30份(例如12份、14份、16份、18份、20份、23份、25份或28份等)，苯氧树脂1～10份(例如2份、4份、6份、8份或9份等)，纳米核壳1～10份(例如2份、4份、6份、8份或9份等)，碳纳米管0.5～5份(例如1份、2份、3份、4份或4.5份等)，石墨烯0.5～5份(例如1份、2份、3份、4份或4.5份等)。
本发明所述固化剂的重量份为5～10份，例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
优选地，所述固化剂包括双氰胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、三甲基六亚甲基二胺、胺乙基胍嗪或间苯二胺中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为双氰胺。
本发明所述促进剂的重量份为2～10份，例如可以是2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份等。
优选地，所述促进剂包括三嗪咪唑和/或有机脲促进剂；进一步优选为三嗪咪唑和有机脲促进剂的组合。
在本发明中，所述有机脲促进剂具体可以为UR-200、UR300、UR-400、UR-500或UR700等本领域常用的促进剂。
所述三嗪咪唑为2,4-二氨基-6-[2-(2-甲基-1-咪唑)乙基]-1,3,5-三嗪。
在本发明中，三嗪咪唑和有机脲促进剂的组合可以降低反应温度，使得原本高温(180～200℃)下才可发生的反应温度降低到140～150℃，延长织板的存放时间，同时避免反应时的爆聚。
作为优选技术方案，本发明提供的环氧树脂基体按重量份计包括以下组分：
TDE-85与DDS形成的预聚体10～30份，南亚128环氧树脂5～30份，南亚901环氧树脂5～20份，南亚704环氧树脂1～15份，缩水甘油胺型环氧树脂5～20份；
噁唑烷酮改性环氧树脂10～30份，苯氧树脂1～10份，纳米核壳1～10份，碳纳米管和/或石墨烯0.5～5份；
双氰胺5～10份；
三嗪咪唑1～5份，有机脲促进剂1～5份。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的环氧树脂基体的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将部分主体树脂与增韧剂混合搅拌，经过反应后得到树脂A剂；
(2)将剩余的主体树脂与固化剂、促进剂混合后，研磨得到树脂B剂；
(3)将树脂B剂加入到树脂A剂中进行真空分散，得到所述环氧树脂基体。
本发明所述步骤(1)中部分主体树脂指的是其中某一种环氧树脂，例如128环氧树脂。
优选地，步骤(1)中混合搅拌在行星搅拌釜中进行。
优选地，所述行星搅拌釜的行星搅拌转速为130～150r/min，例如可以是130r/min、135r/min、140r/min、145r/min或150r/min等。
优选地，所述行星搅拌釜的分散盘转速为1000～1200r/min，例如可以是1000r/min、1050r/min、1100r/min、1150r/min或1200r/min等。
优选地，步骤(1)中所述混合搅拌在真空条件下进行。
优选地，步骤(1)中所述混合搅拌的温度为160～180℃，例如可以是160℃、162℃、165℃、170℃、175℃、178℃或180℃等。
优选地，步骤(1)中所述反应结束后，将温度降低至50～70℃，例如可以是50℃、52℃、55℃、56℃、58℃、60℃、62℃、63℃、65℃、68℃或70℃等。
优选地，步骤(2)中所述研磨的次数为3～5次，例如可以是3次、4次或5次等。
第三方面，本发明提供了一种碳纤维环氧树脂基体复合材料，所述碳纤维环氧树脂基体复合材料包括碳纤维和第一方面所述的环氧树脂基体。
优选地，所述碳纤维选自T800纤维、T1000纤维、T1100纤维、MR70纤维或YS60纤维的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为T800纤维和/或T1000纤维。
本发明所述碳纤维环氧树脂基体复合材料可通过干法复合或湿法复合制备而成。所述干法复合即在一定的温度下通过设备将不含溶剂的环氧树脂均匀铺涂到纤维上，使树脂均匀地包覆纤维；所述湿法复合即用丁酮溶解树脂基体得到树脂溶液，然后将纤维浸润于树脂溶液中，待丁酮挥发后得到树脂均匀包覆碳纤维的复合材料。
所述碳纤维环氧树脂基体复合材料中，环氧树脂和碳纤维之间的比例关系由实际需要决定；比如T800织板中可以为：FAW 70/RC 33、FAW 60/RC 33等。
本发明提供的环氧树脂树脂基体通过主体树脂和增韧剂的合理搭配，辅以适量的促进剂，能够匹配大部分碳纤维的性能，与碳纤维制备出的复合材料具有高强度、高模量的特性，相比于单独的树脂材料或碳纤维材料，弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度均有大幅提升。本发明提供的环氧树脂与纤维复配得到的复合材料弯曲强度可达到1700MPa以上，弯曲模量达到155GPa以上，冲击强度高于125KJ/m2，层间剪切强度为88～109MPa，复合材料的冲击后压缩强度CAI达到245以上，可以充分满足复合材料的后续应用要求。
第四方面，本发明提供了一种车架，所述车架的制备原料包括第三方面所述的碳纤维环氧树脂基体复合材料。
本发明所述车架优选为自行车架，尤其是超轻量化碳纤维的自行车架，例如登山车架等。
本发明提供的复合材料(例如T1000织板)，在应用到车架中时，前三角的粗胚完成重量可以轻达720g；而现有技术中相同等级的碳纤维与普通的环氧树脂复合的产品重量达到900g以上。因此，本发明提供的环氧树脂基体与碳纤维复合形成的复合材料能够显著减轻车架质量。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的环氧树脂基体，通过以三官能团、四官能团环氧树脂为主体树脂，搭配使用含有噁唑烷酮改性环氧树脂的增韧剂，使所述环氧树脂基体具有高强度高模量的性能，弯曲强度达到110～135MPa，弯曲模量达到2.6～3.9GPa，冲击强度达到16～28KJ/m2，邵氏D硬度高于80，能够满足预浸料的热熔加工工艺，且织板的可操作性好，使得最终得到的环氧树脂基体Vf含量由50～55％提升到60～65％。本发明所述环氧树脂与碳纤维复合时，能够发挥出碳纤维的高强度高模量的特性，使复合材料的弯曲强度达到1700MPa以上，弯曲模量达到155GPa以上，冲击强度高于125KJ/m2，层间剪切强度为88～109MPa，复合材料的冲击后压缩强度CAI达到245以上。所述复合材料用于车架中，能够进一步减轻碳纤维车架的质量，尤其是碳纤维自行车的质量，提高整车的舒适性，在车架领域具有良好的应用前景。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明所用MR70纤维：日本三菱公司；T800、1000纤维：日本东丽公司；YS60纤维：日本NGF公司。
本发明所述RC指每平米织板中树脂基体重量百分含量(％)；所述Vf的含义为纤维体积分数：即碳纤维复合材料中，纤维所占面积与观察面积之比；所述FAW的含义为：单位面积预浸料中纤维的含量(g/m2)。
实施例1
本实施例提供一种环氧树脂基体
主体树脂：TDE-85与DDS形成的预聚体20份，南亚128环氧树脂20份，南亚901环氧树脂15份，南亚704环氧树脂10份，缩水甘油胺型环氧树脂10份；
增韧剂：噁唑烷酮改性环氧树脂20份，苯氧树脂10份，纳米核壳5份，碳纳米管3份；
固化剂：双氰胺7份；
促进剂：三嗪咪唑5份，有机脲促进剂5份。
制备方法：
TDE-85与DDS预聚体的制备：预先将TDE-85、DDS在100℃下真空干燥6h；将0.5kg的DDS加入带恒温油浴的烧瓶中，抽真空充氮气3次，在氮气气氛下缓慢加入0.5kg的TDE-85，开动搅拌桨并升温到120℃，在120℃下反应2h，即得到预聚体，氮气气氛下冷却后0℃存放。
噁唑烷酮改性环氧树脂的制备：预先将南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂在100℃的真空下干燥6h备用。取1kg南亚128环氧树脂，1.2kg南亚901环氧树脂，于行星搅拌釜中，加热到80℃搅拌，行星搅拌转速：50r/min，分散盘转速：800r/min；搅拌1h后，加入1.5kg二苯基甲烷二异氰酸酯于上述搅拌釜中，将行星转速调至150r/min，分散盘转速：1200r/min，同时对体系抽真空，同时将温度升高到120℃，120℃下真空反应10h，反应完毕后停止加热，直至冷却到室温，开启反应釜，将噁唑烷酮改性环氧树脂于常温下存放备用。
环氧树脂基体的制备：
主体树脂A剂的制备：将TDE-85与DDS的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚704环氧树脂、缩水甘油胺树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂、苯氧树脂、纳米核壳、碳纳米管加入行星搅拌釜中，开启真空泵，将行星搅拌转速调到150r/min，分散盘转速1200r/min，并将温度调到170℃，反应2h后将体系温度冷却到60℃，得到树脂A剂。
主体树脂B剂的制备：取南亚128环氧树脂、双氰胺、三嗪咪唑、有机脲促进剂加入到容器中，手动搅拌至固液混合，不再有粉尘颗粒为止，再在三辊研磨机上研磨4遍，即得树脂B剂，待用。
向树脂A剂中加入树脂B剂，继续抽真空并分散2h，即得环氧树脂基体。
实施例2
本实施例提供一种环氧树脂基体
主体树脂：TDE-85与DDS形成的预聚体10份，南亚128环氧树脂5份，南亚901环氧树脂5份，南亚704环氧树脂1份，缩水甘油胺型环氧树脂5份；
增韧剂：噁唑烷酮改性环氧树脂10份，苯氧树脂1份，纳米核壳1份，石墨烯0.5份；
固化剂：双氰胺6份；
促进剂：三嗪咪唑5份，有机脲促进剂4份。
TDE-85与DDS形成的预聚体、噁唑烷酮改性环氧树脂制备方法与实施例1相同。
环氧树脂基体的制备：
主体树脂A剂的制备：将TDE-85与DDS的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚704环氧树脂、缩水甘油胺树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂、苯氧树脂、纳米核壳、石墨烯加入行星搅拌釜中，开启真空泵，将行星搅拌转速调至140r/min，分散盘转速1100r/min，并将温度调到180℃，反应2h后将体系温度冷却到70℃，得到树脂A剂。
主体树脂B剂的制备：取南亚128环氧树脂、双氰胺、三嗪咪唑、有机脲促进剂加入到容器中，手动搅拌至固液混合，不再有粉尘颗粒为止，再在三辊研磨机上研磨5遍，即得树脂B剂，待用。
向树脂A剂中加入树脂B剂，继续抽真空并分散1.5h，即得环氧树脂基体。
实施例3
本实施例提供一种环氧树脂基体
主体树脂：TDE-85与DDS形成的预聚体30份，南亚128环氧树脂30份，南亚901环氧树脂20份，南亚704环氧树脂10份，缩水甘油胺型环氧树脂10份；
增韧剂：噁唑烷酮改性环氧树脂30份，苯氧树脂10份，纳米核壳10份，石墨烯5份；
固化剂：双氰胺10份；
促进剂：三嗪咪唑5份，有机脲促进剂5份。
TDE-85与DDS形成的预聚体、噁唑烷酮改性环氧树脂制备方法与实施例1相同。
环氧树脂基体的制备：
主体树脂A剂的制备：将TDE-85与DDS的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚704环氧树脂、缩水甘油胺树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂、苯氧树脂、纳米核壳、石墨烯加入行星搅拌釜中，开启真空泵，将行星搅拌转速调至130r/min，分散盘转速1000r/min，并将温度调到160℃，反应2h后将体系温度冷却到50℃，得到树脂A剂。
主体树脂B剂的制备：取128环氧树脂、双氰胺、三嗪咪唑、有机脲促进剂加入到容器中，手动搅拌至固液混合，不再有粉尘颗粒为止，再在三辊研磨机上研磨3遍，即得树脂B剂，待用。
向树脂A剂中加入树脂B剂，继续抽真空并分散1h，即得环氧树脂基体。
实施例4
本实施例提供一种环氧树脂基体
主体树脂：TDE-85与DDS形成的预聚体25份，南亚128环氧树脂10份，南亚901环氧树脂18份，南亚704环氧树脂10份，缩水甘油胺型环氧树脂10份；
增韧剂：噁唑烷酮改性环氧树脂14份，苯氧树脂7份，纳米核壳6份，碳纳米管3份；
固化剂：双氰胺6份；
促进剂：三嗪咪唑2份，有机脲促进剂3份。
TDE-85与DDS形成的预聚体、噁唑烷酮改性环氧树脂制备方法与实施例1相同。
环氧树脂基体的制备：
主体树脂A剂的制备：将TDE-85与DDS的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚704环氧树脂、缩水甘油胺树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂、苯氧树脂、纳米核壳、碳纳米管加入行星搅拌釜中，开启真空泵，将行星搅拌转速调至150r/min，分散盘转速1200r/min，并将温度调到170℃，反应2h后将体系温度冷却到60℃，得到树脂A剂。
主体树脂B剂的制备：取南亚128环氧树脂、双氰胺、三嗪咪唑、有机脲促进剂加入到容器中，手动搅拌至固液混合，不再有粉尘颗粒为止，再在三辊研磨机上研磨3遍，即得树脂B剂，待用。
向树脂A剂中加入树脂B剂，继续抽真空并分散2h，即得环氧树脂基体。
实施例5
本实施例提供一种环氧树脂基体
主体树脂：TDE-85与DDS形成的预聚体20份，南亚128环氧树脂20份，南亚631环氧树脂8份；
增韧剂：噁唑烷酮改性环氧树脂20份，苯氧树脂5份，纳米核壳5份，碳纳米管3份；
固化剂：双氰胺7份；
促进剂：三嗪咪唑3份，有机脲促进剂3份。
TDE-85与DDS形成的预聚体、噁唑烷酮改性环氧树脂制备方法与实施例1相同。
环氧树脂基体的制备：
主体树脂A剂的制备：将TDE-85与DDS的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚631环氧树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂、苯氧树脂、纳米核壳、碳纳米管加入行星搅拌釜中，开启真空泵，将行星搅拌转速调至150r/min，分散盘转速1200r/min，并将温度调到170℃，反应2h后将体系温度冷却到60℃，得到树脂A剂。
主体树脂B剂的制备：取南亚128环氧树脂、双氰胺、三嗪咪唑、有机脲促进剂加入到容器中，手动搅拌至固液混合，不再有粉尘颗粒为止，再在三辊研磨机上研磨5遍，即得树脂B剂，待用。
向树脂A剂中加入树脂B剂，继续抽真空并分散1h，即得环氧树脂基体。
实施例6
本实施例提供一种环氧树脂基体
主体树脂：TDE-85与DDS形成的预聚体20份，南亚128环氧树13份，南亚115环氧树脂8份，缩水甘油胺型环氧树脂6份；
增韧剂：噁唑烷酮改性环氧树脂20份，苯氧树脂5份，纳米核壳5份，碳纳米管3份；
固化剂：双氰胺7份；
促进剂：三嗪咪唑3份，有机脲促进剂3份。
TDE-85与DDS形成的预聚体、噁唑烷酮改性环氧树脂制备方法与实施例1相同。
环氧树脂基体的制备：
主体树脂A剂的制备：将TDE-85与DDS的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚115环氧树脂、缩水甘油胺树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂、苯氧树脂、纳米核壳、碳纳米管加入行星搅拌釜中，开启真空泵，将行星搅拌转速调至150r/min，分散盘转速1200r/min，并将温度调到170℃，反应2h后将体系温度冷却到60℃，得到树脂A剂。
主体树脂B剂的制备：取南亚128环氧树脂、双氰胺、三嗪咪唑、有机脲促进剂加入到容器中，手动搅拌至固液混合，不再有粉尘颗粒为止，再在三辊研磨机上研磨3遍，即得树脂B剂，待用。
向树脂A剂中加入树脂B剂，继续抽真空并分散1h，即得环氧树脂基体。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不包括苯氧树脂，纳米核壳的重量份为10份，其余均与实施例1相同。
实施例8
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不包括纳米核壳，苯氧树脂的重量份为10份，其余均与实施例1相同。
实施例9
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不包括碳纳米管，苯氧树脂的重量份为8份，其余均与实施例1相同。
实施例10
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不包括苯氧树脂和纳米核壳，噁唑烷酮改性环氧树脂重量份为30份，其余均与实施例1相同。
实施例11
本实施例与实施例1的区别在于，本实施例中不包括苯氧树脂、纳米核壳和碳纳米管，噁唑烷酮改性环氧树脂重量份为30份，其余均与实施例1相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括增韧剂，其余均与实施例1相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，本对比例中不包括噁唑烷酮改性环氧树脂，其余均与实施例1相同。
对比例3
一种市面现有的环氧树脂基体，牌号为日本三菱350树脂。
将上述实施例1～11与对比例1～3提供的环氧树脂基体进行力学性能测试，测试的标准如下：
弯曲强度和弯曲模量的标准为ASTM D790-15；
冲击强度：简支梁冲击强度测试：GB/T 1043.1-2008；
固化后树脂密度：质量与体积之比；
硬度的标准采用邵氏D硬度。
得到的具体结果如下表1所示：
表1
通过表1中数据可知：本发明通过增韧剂的合理搭配，全面提升了环氧树脂基体的性能，弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和硬度等性能均有所提升；而增韧剂发生变化后，环氧树脂基体的性能会产生下降。
本发明通过选用合理的主体树脂及合理的使用配比，能够进一步提升环氧树脂基体的性能。
将实施例1、对比例1～3提供的环氧树脂基体与碳纤维进行复合，制备成为高强度高模量碳纤维环氧树脂基体复合材料，其中碳纤维选择T1000和MR70，具体编号如下：实施例1环氧树脂基体与T1000复合后编号为1，实施例1环氧树脂基体与MR70复合后编号为2，对比例1环氧树脂基体与T1000复合后编号为3，对比例1环氧树脂基体与MR70复合后编号为4，对比例2环氧树脂基体与T1000复合后编号为5，对比例2环氧树脂基体与MR70复合后编号为6，对比例3环氧树脂基体与T1000复合后编号为7，对比例3环氧树脂基体与MR70复合后编号为8，测试的结果如下表2所示(其中层间剪切强度测试方法参照ASTM D2344-16标准；CAI测试方法参照GB/T 21239-2007)：
表2
通过表2中数据可知，本发明提供的环氧树脂基体与MR70复合后能做到FAW70/RC32的MR70织板，应用到登山车，前三角的粗胚完成品重量可以轻到720g。本发明实施例1提供的环氧树脂基体与MR70或T1000复合得到的织板弯曲强度、弯曲模量、冲击强度等机械性能显著优于不含增韧剂的对比例1、增韧剂中不含有噁唑烷酮改性环氧树脂的对比例2以及市面上的普通环氧树脂基体(对比例3)，弯曲强度、弯曲模量、冲击强度更高，层间剪切强度和复合材料的CAI更优，且质量更轻，从而能够进一步减轻碳纤维车架的质量、提高整车的舒适性。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的环氧树脂基体、复合材料、车架及其制备方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种环氧树脂基体，其特征在于，所述环氧树脂基体按重量份计包括以下组分：主体树脂20～100份，增韧剂10～40份，固化剂5～10份，促进剂2～10份，所述增韧剂中含有噁唑烷酮改性环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的环氧树脂基体，其特征在于，所述主体树脂包括TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜形成的预聚体、南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚704环氧树脂、南亚631环氧树脂、南亚907环氧树脂、南亚115环氧树脂或缩水甘油胺型环氧树脂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述主体树脂按重量份计由10～30份的TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜形成的预聚体、2～30份的南亚128环氧树脂、5～20份的南亚901环氧树脂、1～10份的南亚704环氧树脂和5～10份的缩水甘油胺型环氧树脂组成。
3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂基体，其特征在于，所述TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜形成的预聚体由以下步骤制备得到：将TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜在保护性气氛下，加热反应得到预聚体；
优选地，所述TDE-85与4,4'-二氨基二苯砜的质量比为(0.5～2):1；
优选地，所述保护性气氛由氮气或氩气提供；
优选地，所述加热反应的温度为100～140℃；
优选地，所述加热反应的时间为1～2h。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的环氧树脂基体，其特征在于，所述噁唑烷酮改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：
将南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂、南亚638环氧树脂、南亚704环氧树脂中的至少2种混合搅拌，优选为将南亚128环氧树脂和南亚901环氧树脂混合搅拌，再加入二苯基甲烷二异氰酸酯，真空下反应得到所述噁唑烷酮改性环氧树脂；
优选地，所述南亚128环氧树脂、南亚901环氧树脂和二苯基甲烷二异氰酸酯的质量比为1:(1～1.5):(0.5～2)；
优选地，所述混合的温度为90～120℃；
优选地，所述混合搅拌在行星搅拌釜中进行；
优选地，所述行星搅拌釜的搅拌转速为40～50r/min；
优选地，所述行星搅拌釜的分散盘转速为700～800r/min；
优选地，所述混合搅拌的时间为50～80min；
优选地，加入二苯基甲烷二异氰酸酯后，行星搅拌釜的搅拌转速调整为120～160r/min，分散盘转速调整为1000～1300r/min；
优选地，所述真空下反应的温度为110～120℃；
优选地，所述真空下反应的时间为8～12h。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的环氧树脂基体，其特征在于，所述增韧剂中还包括苯氧树脂、纳米核壳、碳纳米管或石墨烯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述增韧剂按重量份计包括噁唑烷酮改性环氧树脂10～30份，苯氧树脂1～10份，纳米核壳1～10份，碳纳米管0.5～5份，石墨烯0.5～5份。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的环氧树脂基体，其特征在于，所述固化剂包括双氰胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯多胺、三甲基六亚甲基二胺、胺乙基胍嗪或间苯二胺中的任意一种或至少两种的组合；优选为双氰胺；
优选地，所述促进剂包括三嗪咪唑和/或有机脲促进剂，进一步优选为三嗪咪唑和有机脲促进剂的组合。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的环氧树脂基体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将部分主体树脂与增韧剂混合搅拌，经过反应后得到树脂A剂；
(2)将剩余的主体树脂与固化剂、促进剂混合后，研磨得到树脂B剂；
(3)将树脂B剂加入到树脂A剂中进行真空分散，得到所述环氧树脂基体。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中混合搅拌在行星搅拌釜中进行；
优选地，所述行星搅拌釜的搅拌转速为130～150r/min；
优选地，所述行星搅拌釜的分散盘转速为1000～1200r/min；
优选地，步骤(1)中所述混合搅拌在真空条件下进行；
优选地，步骤(1)中所述混合搅拌的温度为160～180℃；
优选地，步骤(1)中所述反应结束后，将温度降低至50～70℃；
优选地，步骤(2)中所述研磨的次数为3～5次。
9.一种碳纤维环氧树脂基体复合材料，其特征在于，所述碳纤维环氧树脂基体复合材料包括碳纤维和权利要求1-6中任一项所述的环氧树脂基体；
优选地，所述碳纤维选自T800纤维、T1000纤维、T1100纤维、MR70纤维或YS60纤维的任意一种或至少两种的组合。
10.一种车架，其特征在于，所述车架的制备原料包括权利要求9所述的碳纤维环氧树脂基体复合材料。
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