CN115093543A - 可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂及碳纤维复合材料 - Google Patents

可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂及碳纤维复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂及碳纤维复合材料，属于环氧树脂组合物领域。该环氧树脂组合物按照重量份数计，包括生物基环氧树脂100份，固化剂1‑70份；所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构，所述的固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂。本发明还提供一种碳纤维复合材料，按照重量份数计，包括：生物基环氧树脂15‑30份，碳纤维材料30‑60份，固化剂10‑20份，促进剂0.1‑0.3份，所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构，和现有技术相对比，本发明的生物基环氧树脂，因其较低的粘度提高了树脂与碳纤维的浸润性，大幅度提升了树脂与碳纤维的粘合性。

Description

可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂及碳纤维复合材料
技术领域
本发明属于环氧树脂组合物领域，具体涉及一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物及碳纤维复合材料。
背景技术
碳纤维(CF)是由有机纤维在惰性气体中，经过高温碳化而制得的含碳量较高的特种纤维，它具有碳材料的本征特征和因外形成纤维状、柔软、可加工成各种织物，是新一代增强纤维。碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和膨胀系数小等一系列优点。碳纤维/环氧树脂(CF/ER)复合材料已广泛应用于航空航天系统、汽车零部件、体育用品、海洋应用和土木工程结构。目前，市面上公知的碳纤维/环氧树脂复合材料大多都以双酚A型环氧树脂或者改性双酚A型环氧树脂为树脂基体，再与碳纤维结合、固化制作成碳纤维复合材料。但双酚A型环氧树脂源于石油资源，随着石油资源和能源消耗的日益增加，用可再生环氧树脂，特别是生物基环氧树脂替代传统的石油基环氧树脂已迫在眉睫。通过发酵和化学转化获得了许多不同的植物资源，例如环氧化植物油，异山梨醇，腰果酚，香草醛，衣康酸以及木质素衍生物，来合成生物基环氧热固性材料。以满足其作为制备生物基环氧单体的起始原料。近年来，以石油为基础转向生物基材料合成新型树脂以减少石油资源的浪费是目前国内外复合材料研究者潜心研究的一个热门领域。
纤维增强环氧复合材料由于其轻质、优越的机械和化学性能，在汽车和航空航天应用中是一种理想的结构材料。但由于碳纤维(CF)增强环氧树脂复合材料在高温环境下力学性能较差，耐烧蚀性较差，因此仅应用耐烧蚀涂层作为固体火箭发动机机匣材料。因此，提高CF/环氧复合材料的抗烧蚀性能和高温力学性能是结构-热防护一体化材料的关键。Li等人制备了超支化有机硅改性环氧树脂基抗烧蚀涂层，该涂层在最大热流为200kW/m 2的情况下烧蚀320s后仍保持完整的形貌。一组研究表明，与未添加填充材料相比，添加0.4wt％CNTs的CF/环氧复合材料的线性烧蚀率降低了9.6％。在大多数研究中，通过共混纳米填料提高了环氧树脂复合材料的抗烧蚀性能，但复合材料的低温力学性能仍然是关键问题。环氧树脂的残重低、耐热性差是限制其作为烧蚀材料使用的关键因素。例如，引入刚性基团，提到增加交联密度，以及引入纳米填料。但会导致粘度高，工艺复杂。已有研究将有机硅改性环氧树脂作为热防护涂料，但很少将其作为CF复合材料的树脂基体。
氢气储运便捷,来源多样,洁净环保,是未来能源领域中的重要组成部分。储氢气瓶是一种最常见的氢气储运容器,其中碳纤维复合材料储氢气瓶应用较为广泛。这种储氢气瓶的承力层由碳纤维复合材料缠绕而成,具有重量轻、强度高、储氢密度高的优点。储氢气瓶碳纤维缠绕工艺分为两种:一是干法缠绕，它是以经过预浸胶处理的预浸带为原料，在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕到芯模上，因此干法缠绕工艺可以精确控制产品质量,而且生产效率高。但由于预浸料成本较高在强调成本为主的高压储气瓶领域该方法应用较少。二是湿法缠绕,它是指将碳纤维丝束在浸胶装置中经浸渍处理后直接缠绕到芯模上,这种工艺生产成本低,是目前储气瓶最常用的加工工艺。但是针对于具有低成本特点的大丝束碳纤维，树脂不能完全浸润到纤维束内部，浸渍效果较差导致树脂与碳纤维比例难以控制，复合材料剪切性能偏低，是湿法缠绕中的工艺难题。因此制备一种低粘度的生物基环氧树脂作为碳纤维丝束的基体树脂，以便制备由大丝束碳纤维复合材料缠绕而成的储氢气瓶，同时具有绿色可持续特点。
发明内容
本发明的目的是提供一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物及碳纤维复合材料，该组合物具有优异的力学性能，且通过低粘度环氧树脂和碳纤维复合时，因其具有足够低的粘度提高了其与碳纤维的浸润性。
本发明首先提供一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，按照重量份数计，包括
生物基环氧树脂100份，固化剂1-70份；
所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构：
Figure BDA0003775342910000031
优选的是，所述的固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂。
优选的是，所述的酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐或柠檬酸酐。
优选的是，所述的胺类固化剂为二氨基二苯甲烷(DDM)、二乙烯三胺或二氨基二苯基砜。
优选的是，所述的组合物还包括促进剂。
优选的是，所述的促进剂为三乙胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。
本发明还提供一种碳纤维复合材料，按照重量份数计，包括：
Figure BDA0003775342910000032
所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构：
Figure BDA0003775342910000033
优选的是，所述的固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂。
优选的是，所述的酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐或柠檬酸酐。
优选的是，所述的胺类固化剂为二氨基二苯甲烷(DDM)、二乙烯三胺或二氨基二苯基砜。
优选的是，所述的促进剂为三乙胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。
本发明的有益效果
本发明首先提供一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，按照重量份数计，包括生物基环氧树脂100份，固化剂1-70份；所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构，所述的固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂。和现有技术相对比，本发明的生物基环氧树脂，具有高的交联密度，大幅度提高环氧树脂的热稳定性，同时生物基环氧树脂主要原料来自生物基可再生资源，在缓解石油危机及降低二氧化碳的排放方面具有一定的积极作用；且主要原料为绿色、无毒的物质，在减少对人体损害的同时，也降低了对环境的污染，有利于工业化应用。
本发明还提供一种碳纤维复合材料，按照重量份数计，包括：生物基环氧树脂15-30份，碳纤维材料30-60份，固化剂10-20份，促进剂0.1-0.3份，所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构，和现有技术相对比，本发明的生物基环氧树脂，因其较低的粘度提高了树脂与碳纤维的浸润性，大幅度提升了树脂与碳纤维的粘合性。
附图说明
图1为本发明实施例1制备产物的红外光谱图；
图2为实施例1中产物的核磁共振氢谱图；
图3为实施例1中产物的差示热重分析曲线图；
图4为实施例1中产物的粘度分析曲线图；
具体实施方式
本发明首先提供一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，按照重量份数计，包括：
生物基环氧树脂100份，固化剂1-70份；
所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构：
Figure BDA0003775342910000051
按照本发明，所述的固化剂优选为酸酐类固化剂或胺类固化剂，所述的酸酐类固化剂优选为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐或柠檬酸酐。所述的胺类固化剂优选为二氨基二苯甲烷(DDM)、二乙烯三胺或二氨基二苯基砜。
按照本发明，所述的组合物还包括促进剂，所述的促进剂优选为三乙胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。所述的促进剂的加入份数优选为0.1-0.3重量份。
按照本发明，所述的低粘度生物基环氧树脂组合物，按照重量份数计，优选包括：生物基环氧树脂取100份，甲基四氢邻苯二甲酸酐60份，三(二甲氨基甲基)苯酚0.2份。
按照本发明，所述的低粘度生物基环氧树脂组合物，按照重量份数计，优选包括：生物基环氧树脂取100份，二氨基二苯甲烷15份。
本发明一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物的制备方法，包括：
步骤一：将原料混合；所述的混合根据固化剂的种类不同，可以直接混合，或者当固化剂为胺类固化剂时，可以将胺类固化剂和生物基环氧树脂分别加热后再混合；所述的加热温度优选为60-90℃；
步骤二：将充分混合的原料在60-90℃固化2-6小时，再在91-120℃固化2-6小时，之后在121-150℃固化3-5小时，得到所述低粘度生物基环氧树脂组合物。
本发明还提供一种可应用于储氢瓶的低粘度碳纤维复合材料，按照重量份数计，包括：
Figure BDA0003775342910000061
所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构：
Figure BDA0003775342910000062
按照本发明，所述的固化剂优选为酸酐类固化剂或胺类固化剂。所述的酸酐类固化剂优选为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐或柠檬酸酐。所述的胺类固化剂优选为二氨基二苯甲烷(DDM)、二乙烯三胺或二氨基二苯基砜。
按照本发明，所述的促进剂优选为三乙胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。
本发明的可应用于储氢瓶的低粘度碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1、按照配比，将生物基环氧树脂、固化剂和促进剂混合制备生物基环氧树脂组合物，真空条件下除去气泡；
2、将碳纤维裁剪成一定尺寸，铺平放入真空袋中，真空条件下将调配完毕的生物基环氧树脂导入碳纤维中，得到生物基环氧树脂/碳纤维复合材料；所述的碳纤维的裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；
3、将生物基环氧树脂/碳纤维复合材料放入烘箱中，固化温度60-150℃，固化时间2-8小时，完成固化，得到所述复合材料。
按照本发明，所述的生物基环氧树脂的制备方法，优选包括：
步骤一:在反应容器中加入丁香酚、三乙胺和溶剂,所述的溶剂优选为二氯甲烷，然后将二氯二苯硅烷溶于二氯甲烷中，得到二氯二苯硅烷溶液，将上述二氯二苯硅烷溶液缓慢滴入上述反应容器中，所述的反应温度优选为30-90℃，反应时间优选为2-8h，得到产物优选经过过滤，滤液用去离子水洗涤，用硫酸钠干燥。过滤后，通过旋转蒸发将二氯甲烷从有机层中去除。最后，在真空烘箱中经过干燥，得到中间产物DSi；所述的丁香酚、三乙胺、二氯二苯硅烷的摩尔比优选为(3-5):(3-5):(1-3)。反应过程如下:
Figure BDA0003775342910000071
步骤二:将步骤一得到的中间产物DSi滴入到间氯过氧苯甲酸的悬浮液中，在滴加过程中，反应混合物的温度保持在-5℃以下，然后缓慢升温至室温，搅拌，所述的搅拌时间优选为24-150h，经过后处理，得到式(1)所示的基干硅烷化合物的生物基环氧树脂；所述的中间产物DSi与间氯过氧苯甲酸的摩尔比优选为1:(3-5)，所述的后处理优选为:将得到的混合物进行过滤，滤液依次用饱和硫代硫酸钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液清洗，然后混合物在无水的硫酸钠上干燥，反应产物经过滤旋蒸去除CH2C12后，在30-90℃真空下进一步干燥。反应过程如下:
Figure BDA0003775342910000072
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述，实施例中涉及到的原料均为商购获得。
实施例1生物基环氧树脂的制备
步骤1、将丁香酚(0.03mol)、三乙胺(0.03)和二氯甲烷(70mL)引入一个250mL的三颈圆底烧瓶中，配备磁搅拌器和回流冷凝器。然后将二氯二苯硅烷(0.015mol)溶于二氯甲烷(20mL)中，逐滴缓慢注入烧瓶中。经40℃回流加热3h后过滤，滤液用去离子水洗涤3次，用硫酸钠干燥。过滤后，通过旋转蒸发将二氯甲烷从有机层中去除。最后，在真空烘箱中经过一夜干燥，得到黄色液体。
步骤2、在氮气气氛下，中间产物与间氯过氧苯甲酸以摩尔比1：3的用量，将中间产物缓慢滴入间氯过氧苯甲酸的悬浮液中。在滴加过程中，反应混合物的温度保持在-5℃以下，然后缓慢升温至室温，搅拌48h。随后过滤反应混合物，除去间氯苯甲酸，滤液依次用饱和硫代硫酸钠溶液、饱和碳酸氢钠溶液清洗。随后，混合物在无水的硫酸钠上干燥。反应产物经过滤旋蒸去除CH2Cl2后，在40℃真空下进一步干燥。最后得到了褐色粘稠液体，为最终产物。
图1为本发明实施例1制备产物的红外光谱图，图2为本发明实施例1制备产物的核磁共振氢谱图，图1和图2说明，本发明成功合成了生物基环氧树脂。
将实施例1得到产物进行测试，测得环氧当量WEEW＝252g/mol，25℃下恒定粘度为3.2130Pa·s。
实施例1生物基环氧树脂的差示热重分析曲线图如图3所示，DDM固化的双酚A型环氧树脂和新型环氧树脂ESR在氮气氛围下的TGA曲线，双酚A型环氧树脂比新型环氧树脂ESR的初始分解温度略高，但是新型环氧树脂ESR的残碳率远高于双酚A型环氧树脂，表现了优异的热稳定性。
实施例1生物基环氧树脂的粘度分析曲线图如图4所示，其中图a为剪切速率为50rpm·s-1时，30℃-100℃粘度随温度的变化，在25-65℃内，双酚A型环氧树脂的粘度首先随着温度的升高而急剧下降；然后从65-100℃保持稳定；相比之下,新型环氧树脂ESR的粘度从25-100℃都没有明显的降低并且100℃时新型环氧树脂ESR的粘度仍低于商用双酚A型环氧树脂。
图b是25℃时粘度随剪切速率从1到10rpm·s-1的变化规律，在不同剪切速率下新型环氧树脂ESR和双酚A型环氧树脂的黏度基本保持不变，恒定黏度分别为3.2130、和8.2144Pa·s。新型环氧树脂ESR的粘度仅是商品化双酚A的2/5，有利于提高加工性能。
实施例2生物基环氧树脂/甲基四氢邻苯二甲酸酐/三(二甲氨基甲基)苯酚组合物固化的制备
将生物基环氧树脂取100g后按照比例加50g甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、0.2g三(二甲氨基甲基)苯酚促进剂充分搅拌混合均匀，然后放入真空烘箱中除去树脂中的气泡。在烘箱中放置涂有脱模剂的模具，倒入环氧树脂于模具中，再在上部加盖一块2kg的铁板，设置温度80℃/3小时，100℃/3小时，120℃/3小时即可完成固化，取出固化完毕的固化组合物(4mm厚哑铃型样条)，以备拉伸测试实验使用。实验结果表明该样品的拉伸强度为81.2MPa。如表1所示。
实施例3生物基环氧树脂/甲基四氢邻苯二甲酸酐/三(二甲氨基甲基)苯酚组合物固化的制备
将生物基环氧树脂取100g后按照比例加55g甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、0.2g三(二甲氨基甲基)苯酚促进剂充分搅拌混合均匀，然后放入真空烘箱中除去树脂中的气泡。在烘箱中放置涂有脱模剂的模具，倒入环氧树脂于模具中，再在上部加盖一块2kg的铁板，设置温度85℃/3小时，105℃/3小时，125℃/3小时即可完成固化，取出固化完毕的固化组合物(4mm厚哑铃型样条)，以备拉伸测试实验使用。实验结果表明该样品的拉伸强度为84.6MPa。如表1所示。
实施例4生物基环氧树脂/甲基四氢邻苯二甲酸酐/三(二甲氨基甲基)苯酚组合物固化的制备
将生物基环氧树脂取100g后按照比例加60g甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、0.2g三(二甲氨基甲基)苯酚促进剂充分搅拌混合均匀，然后放入真空烘箱中除去树脂中的气泡。在烘箱中放置涂有脱模剂的模具，倒入环氧树脂于模具中，再在上部加盖一块2kg的铁板，设置温度90℃/3小时，110℃/3小时，130℃/3小时即可完成固化，取出固化完毕的固化组合物(4mm厚哑铃型样条)，以备拉伸测试实验使用。实验结果表明该样品的拉伸强度为97.1MPa。如表1所示。
实施例5生物基环氧树脂二氨基二苯甲烷组合物固化的制备
将二氨基二苯甲烷取15g加热90℃熔融，再将生物基环氧树脂加热到60℃按照比例加入100g，充分搅拌混合均匀，然后在40℃真空烘箱中除去树脂中的气泡。在烘箱中放置涂有脱模剂的模具，倒入环氧树脂于模具中，再在上部加盖一块2kg的铁板，设置温度70℃/3小时，90℃/3小时，120℃/3小时即可完成固化，取出固化完毕的固化组合物(4mm厚哑铃型样条)，以备拉伸测试实验使用。实验结果表明该样品的拉伸强度为82.3MPa。如表1所示。
实施例6生物基环氧树脂二氨基二苯甲烷组合物固化的制备
将二氨基二苯甲烷取20g加热90℃熔融，再将生物基环氧树脂加热到60℃按照比例加入100g，充分搅拌混合均匀，然后在40℃真空烘箱中除去树脂中的气泡。在烘箱中放置涂有脱模剂的模具，倒入环氧树脂于模具中，再在上部加盖一块2kg的铁板，设置温度80℃/3小时，100℃/3小时，130℃/3小时即可完成固化，取出固化完毕的固化组合物(4mm厚哑铃型样条)，以备拉伸测试实验使用。实验结果表明该样品的拉伸强度为82.1MPa。如表1所示。
实施例7生物基环氧树脂二氨基二苯甲烷组合物固化的制备
将二氨基二苯甲烷取25g加热90℃熔融，再将生物基环氧树脂加热到60℃按照比例加入100g，充分搅拌混合均匀，然后在40℃真空烘箱中除去树脂中的气泡。在烘箱中放置涂有脱模剂的模具，倒入环氧树脂于模具中，再在上部加盖一块2kg的铁板，设置温度85℃/3小时，110℃/3小时，135℃/3小时即可完成固化，取出固化完毕的固化组合物(4mm厚哑铃型样条)，以备拉伸测试实验使用。实验结果表明该样品的拉伸强度为87.5MPa。如表1所示。
表1生物基环氧树脂组合物拉伸性能测试
Figure BDA0003775342910000101
Figure BDA0003775342910000111
实施例8碳纤维复合材料的制备
(1)将生物基环氧树脂取100g后按照比例加50g甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、0.2g三(二甲氨基甲基)苯酚促进剂充分搅拌混合均匀，然后放入真空烘箱中除去树脂中的气泡。
(2)裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；在真空袋中铺平；
(3)在真空泵的辅助下，将树脂导入碳纤维中，封口保持真空状态。
(4)放入烘箱中，调制温度80℃/3小时，100℃/3小时，120℃/3小时即可完成固化，去除真空袋，取出固化完毕的碳纤维样板，裁切成120mm×12.5mm×3mm样条，以备进行弯曲测试实验。实验结果表明该样品的弯曲强度为1050.2MPa。如表2所示。
实施例9碳纤维复合材料的制备
(1)将生物基环氧树脂取100g后按照比例加55g甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、0.2g三(二甲氨基甲基)苯酚促进剂充分搅拌混合均匀，然后放入真空烘箱中除去树脂中的气泡。
(2)裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；在真空袋中铺平；
(3)在真空泵的辅助下，将树脂导入碳纤维中，封口保持真空状态。
(4)放入烘箱中，调制温度85℃/3小时，105℃/3小时，125℃/3小时即可完成固化，去除真空袋，取出固化完毕的碳纤维样板，裁切成120mm×12.5mm×3mm样条，以备进行弯曲测试实验。实验结果表明该样品的弯曲强度为1125.1MPa。如表2所示。
实施例10碳纤维复合材料的制备
(1)将生物基环氧树脂取100g后按照比例加60g甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、0.2g三(二甲氨基甲基)苯酚促进剂充分搅拌混合均匀，然后放入真空烘箱中除去树脂中的气泡。
(2)裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；在真空袋中铺平；
(3)在真空泵的辅助下，将树脂导入碳纤维中，封口保持真空状态。
(4)放入烘箱中，调制温度90℃/3小时，110℃/3小时，130℃/3小时即可完成固化，去除真空袋，取出固化完毕的碳纤维样板，裁切成120mm×12.5mm×3mm样条，以备进行弯曲测试实验。实验结果表明该样品的弯曲强度为1275.7MPa。如表2所示。
实施例11碳纤维复合材料的制备
(1)将二氨基二苯甲烷取15g加热90℃熔融，再将树脂加热到60℃按照比例加入100g，充分搅拌混合均匀，然后在40℃真空烘箱中除去树脂中的气泡。
(2)裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；在真空袋中铺平；
(3)在真空泵的辅助下，将树脂导入碳纤维中，封口保持真空状态。
(4)放入烘箱中，调制温度70℃/3小时，90℃/3小时，120℃/3小时即可完成固化，去除真空袋，取出固化完毕的碳纤维样板，裁切成120mm×12.5mm×3mm样条，以备进行弯曲测试实验。实验结果表明该样品的弯曲强度为1075.4MPa。如表2所示。
实施例12碳纤维复合材料的制备
(1)将二氨基二苯甲烷取20g加热90℃熔融，再将树脂加热到60℃按照比例加入100g，充分搅拌混合均匀，然后在40℃真空烘箱中除去树脂中的气泡。
(2)裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；在真空袋中铺平；
(3)在真空泵的辅助下，将树脂导入碳纤维中，封口保持真空状态。
(4)放入烘箱中，调制温度80℃/3小时，100℃/3小时，130℃/3小时即可完成固化，去除真空袋，取出固化完毕的碳纤维样板，裁切成120mm×12.5mm×3mm样条，以备进行弯曲测试实验。实验结果表明该样品的弯曲强度为1045.3MPa。如表2所示。
实施例13碳纤维复合材料的制备
(1)将二氨基二苯甲烷取25g加热90℃熔融，再将树脂加热到60℃按照比例加入100g，充分搅拌混合均匀，然后在40℃真空烘箱中除去树脂中的气泡。
(2)裁剪强度级别为T300的3k碳纤维布制作3块碳纤维板，每块板铺12层碳纤维布，共裁剪36层，每层碳纤维布尺寸为150×120mm；在真空袋中铺平；
(3)在真空泵的辅助下，将树脂导入碳纤维中，封口保持真空状态。
(4)放入烘箱中，调制温度85℃/3小时，110℃/3小时，135℃/3小时即可完成固化，去除真空袋，取出固化完毕的碳纤维样板，裁切成120mm×12.5mm×3mm样条，以备进行弯曲测试实验。实验结果表明该样品的弯曲强度为1115.2MPa。如表2所示。
表2碳纤维复合材料弯曲性能测试
Figure BDA0003775342910000131
Figure BDA0003775342910000141

Claims (10)

1.一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，其特征在于，按照重量份数计，包括：
生物基环氧树脂100份，固化剂1-70份；
所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构：
Figure FDA0003775342900000011
2.根据权利要求1所述的一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，其特征在于，所述的固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂。
3.根据权利要求2所述的一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，其特征在于，所述的酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐或柠檬酸酐。
4.根据权利要求2所述的一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，其特征在于，所述的胺类固化剂为二氨基二苯甲烷(DDM)、二乙烯三胺或二氨基二苯基砜。
5.根据权利要求1所述的一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，其特征在于，所述的组合物还包括促进剂。
6.根据权利要求5所述的一种可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂组合物，其特征在于，所述的促进剂为三乙胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。
7.一种碳纤维复合材料，其特征在于，按照重量份数计，包括：
Figure FDA0003775342900000012
Figure FDA0003775342900000021
所述的生物基环氧树脂，其具有式(1)所示的结构：
Figure FDA0003775342900000022
8.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料，其特征在于，所述的固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂。
9.根据权利要求8所述的一种碳纤维复合材料，其特征在于，所述的酸酐类固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐、马来酸酐、邻苯二甲酸酐或柠檬酸酐；
所述的胺类固化剂为二氨基二苯甲烷(DDM)、二乙烯三胺或二氨基二苯基砜。
10.根据权利要求7所述的一种碳纤维复合材料，其特征在于，所述的促进剂为三乙胺、三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基-4-甲基咪唑中的任意一种。
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