CN111925628A - 复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系及制备 - Google Patents

复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系及制备 Download PDF

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王晓蕾
吴春燕
田杰
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Abstract

本发明公开了一种复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系及制备，所述无溶剂环氧树脂体系包括如下重量份数的各组分：双酚F型环氧树脂90～110份；双酚E型氰酸酯树脂40～50份；固化剂1～3份。本发明获得的环氧树脂体系常温下黏度较低，可直接用于缠绕工艺制备复合材料管件。

Description

复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系及制备
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种无溶剂环氧树脂体系，尤其涉及一种复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系及制备。
背景技术
环氧树脂由于其低的固化收缩、耐热性、耐化学药品性以及机械性能，在星载结构上得到大量应用，但常用的双酚F型环氧树脂体系为固体或半固化状态，用于高效率的缠绕工艺时需加入丙酮或丁酮稀释后使用，溶剂的存在一方面造成施工环境的污染，另一方面溶剂的存在给制备后复合材料的性能带来了较大的影响，因此迫切需要研究无溶剂缠绕树脂体系配方。
据检索，专利文献CN111094383A中记载了一种用于结构复合材料的环氧树脂体系，其包含选自高纯度双酚A(BPA)、高纯度双酚F(BPF)或其组合的高纯度环氧树脂组分，和胺固化剂。但该改性方法会降低树脂的热变形温度，无法达到降低树脂收缩率、改善树脂体系的介电性能和耐湿热性等效果。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系及制备。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系，包括如下重量份数的各组分：
双酚F型环氧树脂90～110份；
双酚E型氰酸酯树脂40～50份；
固化剂1～3份。
优选地，所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系包括如下重量份数的各组分：
双酚F型环氧树脂100份；
双酚E型氰酸酯树脂45份；
固化剂3份。
优选地，所述双酚F型环氧树脂为AG-80。
优选地，所述双酚E型氰酸酯树脂在25℃下的布氏黏度低于100mPa.s。本发明特定需求布氏粘度低于100mPa.s，若高于该粘度会导致得到的无溶剂环氧树脂体系的粘度上升，影响树脂体系的缠绕工艺适用性能。
优选地，所述固化剂为二氨基二苯酚(DDS)。
本发明还提供了一种复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系的制备方法，包括以下步骤：
S1、根据前述的各组分重量份数称取原料；
S2、将双酚F型环氧树脂加热，然后与双酚E氰酸酯树脂混合进行搅拌，待用；
S3、将固化剂逐步加入到S2步骤中混合好的树脂溶液中，搅拌均匀后，即形成复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系。
优选地，步骤S2中，所述加热温度为为40℃～50℃。
优选地，步骤S2中，所述搅拌转速为2000～4000转/min，搅拌时间为10～15min。
优选地，步骤S3中，所述搅拌转速为2000～4000转/min，搅拌时间为20～30min。
本发明还提供了一种无溶剂环氧树脂体系在制备复合材料管类结构中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明通过双酚E型氰酸酯树脂的加入，其可降低树脂体系的粘度，且反应过程中氰酸酯自聚形成三嗪环，且与环氧基反应形成噁唑啉结构，从而能够降低树脂的收缩率，改善树脂体系的介电性能和耐湿热性，同时保持树脂体系的热变形温度不会降低，从而不会影响管件结构的使用温度。
(2)本发明获得的环氧树脂体系常温下黏度较低，可以直接用于缠绕工艺制备复合材料管件；
(3)本发明树脂体系的固化收缩与传统环氧树脂相比有了一定程度的下降。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供了一种无溶剂体系缠绕氰酸酯树脂体系，其各组分及重量份数如表1 所示。其制备方法包括以下步骤：
1)称取双酚E型氰酸酯树脂(25℃的布氏黏度为80mPa.s)45g，待用；(所述的双酚E型氰酸脂树脂为购买得到的，型号为SY-9)
2)称取AG-80树脂100g，放入烘箱中50℃加热30min，取出与双酚E氰酸酯混合后在搅拌转速为4000转/min下搅拌10min，待用；
3)称取二氨基二苯酚3g逐步加入混合好的树脂溶液中，在搅拌转速为4000转/min下搅拌20min，形成复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系。
4)将上述混合好的液体放入冰箱存储备用，后续可用于复合材料缠绕成型。
实施例2
本实施例提供了一种无溶剂体系缠绕氰酸酯树脂体系，其各组分及重量份数如表1 所示。其制备方法包括以下步骤：
1)称取双酚E型氰酸酯(25℃的布氏黏度为80mPa.s)50g，待用；(所述的双酚 E型氰酸脂树脂为购买得到的，型号为SY-9)
2)称取AG-80树脂100g，放入烘箱中50℃加热30min，取出与双酚E氰酸酯混合后在搅拌转速为4000转/min下搅拌10min，待用；
3)称取二氨基二苯酚3g逐步加入混合好的树脂溶液中，在搅拌转速为4000转/min下搅拌20min，形成复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系。
4)将上述混合好的液体放入冰箱存储备用，后续可用于复合材料缠绕成型。
实施例3
本实施例提供了一种无溶剂体系缠绕氰酸酯树脂体系，其各组分及重量份数如表1 所示。其制备方法包括以下步骤：
1)称取双酚E型氰酸酯(25℃的布氏黏度为80mPa.s)40g，待用；(所述的双酚 E型氰酸脂树脂为购买得到的，型号为SY-9)
2)称取AG-80树脂110g，放入烘箱中40℃加热30min，取出与双酚E氰酸酯混合后在搅拌转速为2000转/min下搅拌15min，待用；
3)称取二氨基二苯酚1g逐步加入混合好的树脂溶液中，在搅拌转速为2000转/min下搅拌30min，形成复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系。
4)将上述混合好的液体放入冰箱存储备用，后续可用于复合材料缠绕成型。
实施例4
本实施例提供了一种无溶剂体系缠绕氰酸酯树脂体系，其各组分及重量份数如表1 所示。其制备方法包括以下步骤：
1)称取双酚E型氰酸酯(25℃的布氏黏度为80mPa.s)45g，待用；(所述的双酚 E型氰酸脂树脂为购买得到的，型号为SY-9)
2)称取AG-80树脂90g，放入烘箱中40℃加热30min，取出与双酚E氰酸酯混合后在搅拌转速为2000转/min下搅拌15min，待用；
3)称取二氨基二苯酚2g逐步加入混合好的树脂溶液中，在搅拌转速为2000转/min下搅拌30min，形成复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系。
4)将上述混合好的液体放入冰箱存储备用，后续可用于复合材料缠绕成型。
对比例1
本对比例的各组分及重量份数如表1所示，其制备方法与实施例2的制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例中采用的双酚E型氰酸酯树脂含量为55份。
对比例2
本对比例的各组分及重量份数如表1所示，其制备方法与实施例3的制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例中采用的双酚E型氰酸酯树脂含量为35份。
对比例3
本对比例的各组分及重量份数如表1所示，其制备方法与实施例2的制备方法基本相同，不同之处仅在于：本对比例中采用的邻苯二甲酸二丁酯(25℃的布氏黏度为80mPa.s)代替双酚E型氰酸酯树脂。
表1
Figure RE-GDA0002720668440000041
Figure RE-GDA0002720668440000051
效果比较：
实施例1制备的环氧树脂体系的性能与传统的环氧树脂体系(AG-80/DDS/BF3.MEA) 进行比较，具体测试方法为：布什粘度GB/T21989-2008、拉伸强度和模量GB/T2567-2008、固化收缩率ISO3521。结果如表2所示。
表2
Figure RE-GDA0002720668440000052
本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
双酚F型环氧树脂90～110份；
双酚E型氰酸酯树脂40～50份；
固化剂1～3份。
2.根据权利要求1所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：
双酚F型环氧树脂100份；
双酚E型氰酸酯树脂45份；
固化剂3份。
3.根据权利要求1所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系，其特征在于，所述双酚F型环氧树脂为AG-80。
4.根据权利要求1所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系，其特征在于，所述双酚E型氰酸酯树脂在25℃下的布氏黏度低于100mPa.s。
5.根据权利要求1所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系，其特征在于，所述固化剂为二氨基二苯酚。
6.一种根据权利要求1所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、根据权利要求1所述的各组分重量份数称取原料；
S2、将双酚F型环氧树脂加热，然后与双酚E氰酸酯树脂混合进行搅拌，待用；
S3、将固化剂逐步加入到S2步骤中混合好的树脂溶液中，搅拌均匀后，即形成复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系。
7.根据权利要求6所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述加热温度为为40℃～50℃。
8.根据权利要求6所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述搅拌转速为2000～4000转/min，搅拌时间为10～15min。
9.根据权利要求6所述的复合材料管类结构缠绕用无溶剂环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述搅拌转速为2000～4000转/min，搅拌时间为20～30min。
10.一种根据权利要求1所述的无溶剂环氧树脂体系在制备复合材料管类结构中的应用。
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