CN115232442A - 一种环氧树脂组合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种环氧树脂组合物及其制备方法和应用，该环氧树脂组合物包括如下重量份的组分：环氧树脂100‑120份；酸酐固化剂85‑100份；增韧剂10‑20份；偶联剂0‑2份；促进剂0‑3份；消泡剂0‑1份；脱模剂1‑3份。本发明的环氧树脂组合物具有快速固化成型的特点，拉挤速度快。采用本发明的环氧树脂组合物可以制备高纤维含量的拉挤复合材料，并且在高纤维含量下，具有优异的静力性能和疲劳性能，能够满足作为大尺寸风电叶片大梁的强度和疲劳要求。
Description
技术领域
本发明涉及环氧树脂组合物技术领域，尤其涉及一种环氧树脂组合物及其制备方法和应用。
背景技术
风能是一种重要的清洁能源，叶片是风力发电的关键部位，叶片越大，扫风面积越大，那么发电量就越大，在沙漠戈壁荒漠地海洋地区建立大型风电，实现平价风电，一直风电从业者的目标。
传统的风电叶片主要采用真空灌注工艺，工艺繁琐，成本居高不下，而且材料的利用率，不利于制造大型叶片。近年来通过拉挤工艺制造风电叶片大梁，可以充分发挥材料性能，而且简化了叶片制造工艺及制造的叶片尺寸更大。因此拉挤速度，拉挤板材的纤维含量以及拉挤板材的疲劳性能直接影响风电叶片的成本以及使用前景。
现有的技术中，拉挤速度普遍维持在400-700mm/min，拉挤板纤维含量在 85％以下，疲劳M值在8.5以下。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种环氧树脂组合物及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
本发明第一方面提供一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或几种。
进一步地，所述酸酐固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐和六氢邻苯二甲酸酐中的一种或几种。
进一步地，所述增韧剂剂为纳米橡胶、端羧基丁腈橡胶、多醇衍生物中的一种或几种。
进一步地，所述促进剂为咪唑、改性咪唑、铬酸盐、铵盐中的一种或几种。
本发明第二方面提供上述环氧树脂组合物的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将所述酸酐固化剂、增韧剂、偶联剂、促进剂、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌均匀，静置后得到固化剂混合物，备用；
步骤二，称取环氧树脂，加入到反应釜中，再加入所述固化剂混合物，持续搅拌至混合物均匀，即得到环氧树脂组合物。
本发明第三方面提供上述环氧树脂组合物在拉挤板材中的应用，制备的拉挤板包括增强纤维和环氧树脂组合物，增强纤维为玻璃纤维、碳纤维或玻璃纤维/ 碳纤维的混合纤维，增强纤维的重量份数为85-90份，环氧树脂组合物的重量份数为10-15份。
本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：
本发明的环氧树脂组合物具有快速固化成型的特点，拉挤速度快。采用本发明的环氧树脂组合物可以制备高纤维含量的拉挤复合材料，并且在高纤维含量下，具有优异的静力性能和疲劳性能，能够满足作为大尺寸风电叶片大梁的强度和疲劳要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、端羧基丁腈橡胶、硅烷偶联剂、铬酸盐、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度 25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物R1。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为FR-1，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量85.8％，拉挤三区温度为165℃、 195℃、190℃，拉挤速度0.9m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
实施例2
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、聚醚多元醇、硅烷偶联剂、二乙基四甲基咪唑、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物R2。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为FR-2，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量85.8％，拉挤三区温度为165℃、 195℃、190℃，拉挤速度0.9m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
实施例3
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、端羧基丁腈橡胶、聚醚多元醇、硅烷偶联剂、铬酸盐、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物R3。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为FR-3，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量85.8％，拉挤三区温度为165℃、 195℃、190℃，拉挤速度0.9m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
实施例4
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、端羧基丁腈橡胶、聚醚多元醇、硅烷偶联剂、二乙基四甲基咪唑、铬酸盐、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物R4。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为FR-4，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量85.8％，拉挤三区温度为165℃、 195℃、190℃，拉挤速度0.9m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
对比例1
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、硅烷偶联剂、二乙基四甲基咪唑、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物H1。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为S-1，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量84.8％，拉挤三区温度为145℃、 185℃、190℃，拉挤速度0.4m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
对比例2
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、硅烷偶联剂、铬酸盐、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物H2。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为S-2，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量84.8％，拉挤三区温度为145℃、185℃、190℃，拉挤速度0.4m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
对比例3
一种环氧树脂组合物，组合物包括如下重量份的组分：
上述环氧树脂组合物的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将甲基四氢邻苯二甲酸酐、硅烷偶联剂、二乙基四甲基咪唑、铬酸盐、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌温度 25℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，搅拌后备用；
步骤二，称取环氧树脂加入到步骤一的混合液中，搅拌温度30℃，搅拌速度300r/min，搅拌时间15min，得到环氧树脂组合物H3。
环氧树脂拉挤复合材料的制备：
通过拉挤工艺，用环氧树脂组合物和玻璃纤维制得复合材料，记为S-3，玻璃纤维采用重庆国际的TMII，纤维质量含量84.8％，拉挤三区温度为145℃、185℃、190℃，拉挤速度0.4m/min，后固化箱3段，每段长度1m，三段温度为 170℃、150℃、130℃。
性能测试
1.根据相关国家测试标准方法进行测试，分别测试上述实施例1-4和对比例1-3制备的环氧树脂组合物，实验结果见下表1：
表1
2.根据相关国家测试标准方法进行测试，分别测试上述实施例1-4和对比例 1-3制备的环氧树脂拉挤复合材料，实验结果见下表2：
表2
上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种环氧树脂组合物，其特征在于，所述组合物包括如下重量份的组分：
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、脂环族环氧树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述酸酐固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基六氢邻苯二甲酸酐和六氢邻苯二甲酸酐中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述增韧剂剂为纳米橡胶、端羧基丁腈橡胶、多醇衍生物中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述促进剂为咪唑、改性咪唑、铬酸盐、铵盐中的一种或几种。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，按各重量份称取各个组分，将所述酸酐固化剂、增韧剂、偶联剂、促进剂、消泡剂、脱模剂依次加入到反应釜中，搅拌均匀，静置后得到固化剂混合物，备用；
步骤二，称取环氧树脂，加入到反应釜中，再加入所述固化剂混合物，持续搅拌至混合物均匀，即得到环氧树脂组合物。
7.如权利要求1-5任一项所述的环氧树脂组合物在拉挤板材中的应用。
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