一种环氧树脂体系及其在复合材料模具制造中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种环氧树脂体系及其在复合材料模具制造中的应用。本发明专利技术的环氧树脂体系包括：组分A，所述组分A包含环氧树脂或者由环氧树脂组成；和组分B，所述组分B包含第一固化剂和第二固化剂，所述第一固化剂为脂肪胺，所述第二固化剂为芳香胺或酸酐固化剂。本发明专利技术还提供了所述环氧树脂体系在复合材料模具制造中的应用。本发明专利技术的环氧树脂体系具有如下优点：常温初始粘度低，工艺适用期长，降低了复合材料模具的制造难度；固化温度低，降低了复合材料模具的制造成本；玻璃化转变温度高，收缩率低，力学性能好，提高了复合材料模具的使用性能。因此，本发明专利技术的环氧树脂体系特别适用于耐高温型复合材料模具的制造。

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂体系及其在复合材料模具制造中的应用
本专利技术涉及复合材料模具制造领域，尤其涉及用于制造复合材料模具的环氧树脂体系及其应用。
技术介绍
复合材料是将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。现代高科技的发展离不开复合材料，而复合材料对现代科学技术的发展也有着十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。尤其是近年来随着航空航天、兵器、船舶、高铁等行业迅猛发展，复合材料替代传统金属材料已经成为军转民及军民融合的一个重要发展方向。复合材料模具是用于利用复合材料通过成型制备复合材料制件的模具。近年来，借助风电叶片的浪潮，复合材料模具技术得到了充分的继成和长足的发展。与传统的金属材质模具技术相比，复合材料模具技术在加工大尺寸复杂型面模具时具有压倒性的优势，在航空航天、船舶、轨道交通、电子系统等领域具备巨大的应用潜力。复合材料模具一般采用两步法制造：首先，需要对例如代木树脂进行成型与加工，其次，在代木树脂上进行预制体的铺层、复合材料模具用树脂的真空灌注及复合材料模具的加工。由于例如代木树脂的使用需求及真空灌注成型工艺自身的特点，因此对真空灌注过程中使用的复合材料模具用树脂的要求高。目前，复合材料模具用树脂还存在初始粘度大、力学性能不足、固化温度高、工艺适用期短等问题。而且，由于耐温性要求的提高，因此需要提高耐温等级(尤其是使用温度超过120℃时)，而耐温等级的提高往往会增复合材料模具用树脂的初始粘度，提高灌注温度及固化温度，从而导致无法实现常温固化，延长固化时间，大大增加了复合材料模具的制造难度及成本，降低其使用性能，难以实现低温固化和高温使用的兼顾和平衡。因此，对复合材料模具的性能要求日益苛刻，尤其随着复合模具使用温度要求的提高，复合材料模具技术遇到了难以克服的技术瓶颈。因此，本领域迫切需要能够解决上述问题的复合材料模具用树脂。
技术实现思路
本申请人针对代木树脂的使用需求及真空灌注成型工艺自身的特点，开发了一种能够解决现有技术中一个或者多个上述问题的作为复合材料模具用树脂的环氧树脂体系。本专利技术第一方面提供了一种环氧树脂体系，其特征在于，所述环氧树脂体系包括：组分A，所述组分A包含环氧树脂或者由环氧树脂组成；和组分B，所述组分B包含第一固化剂和第二固化剂或者由第一固化剂和第二固化剂组成，所述第一固化剂为脂肪胺，所述第二固化剂为芳香胺或酸酐固化剂。本专利技术第二方面还提供了本专利技术第一方面所述的环氧树脂体系在复合材料模具制造中的应用。本专利技术的环氧树脂体系具有如下优点：(1)常温初始粘度低，工艺适用期长，从而能够充分浸润到纤维间隙中，降低了复合材料模具的制造难度。(2)固化温度低，能够在常温下灌注和固化，降低了复合材料模具的制造成本。(3)玻璃化转变温度高，能够耐高温，收缩率低，力学性能好，提高了使用性能。因此，本专利技术的环氧树脂体系特别适用于复合材料模具制造，尤其是耐高温型复合材料模具的制造。由本专利技术的环氧树脂体系制得的复合材料模具具有优良的机械性能、耐化学腐蚀性、电绝缘性、加工性能、粘接性能，并且收缩率低，可以广泛应用于各种复合材料模具的制造。附图说明图1是本申请制备例1制得的环氧树脂体系的DSC(DifferentialScanningCalorimeter)曲线图。图2是本申请制备例1制得的环氧树脂体系的模量曲线图(E')和损耗曲线图(tanδ)。图3显示采用本专利技术的环氧树脂体系制造高铁大型复合材料模具时的灌注现场照片。图4显示采用本专利技术的环氧树脂体系制造得到的大型复合材料模具产品照片。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例对本专利技术的技术方案进行更加清楚、完整地描述。但是，所提供的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请所公开的内容，本领域普通技术人员在未付出创造性劳动的前提下就可以想到的技术方案，都属于本专利技术保护的范围。如上所述，本专利技术第一方面提供了一种环氧树脂体系，所述环氧树脂体系包括：组分A，所述组分A包含环氧树脂或者由环氧树脂组成；组分B，所述组分B包含第一固化剂和第二固化剂或者由第一固化剂和第二固化剂组成，所述第一固化剂为脂肪胺，所述第二固化剂为芳香胺或酸酐固化剂。环氧树脂具有优良的机械性能、耐化学腐蚀性、电绝缘性、加工性能、粘接性能，并且收缩率低，广泛应用于社会各行各业。为了获得耐高温(Tg＞150℃)复合材料模具，需要复合材料模具用树脂具备良好的力学性能及较低的固化收缩率。本专利技术人经过长期深入的研究，发现选用环氧树脂作为体系主体成分，并与适当的固化剂配合，可以在常温下具备较低的初始粘度和较长的工艺适用期，从而能够充分浸润纤维，并且能够耐受高温，具有良好的力学性能和较低的固化收缩率，而且能降低树脂成本，从而克服了过去无法实现低温固化和高温使用兼顾的问题。环氧树脂固化剂是与环氧树脂发生化学反应，形成网状立体聚合物，把复合材料骨材包络在网状体之中，因此环氧树脂固化剂是环氧树脂体系中不可缺少的一部分，环氧树脂必须与固化剂反应以生成三向立体结构才具有实用价值。目前市场上环氧树脂固化剂品种繁多，性能各异。国外对固化剂的研究与开发远比环氧树脂活跃，与环氧树脂品种相比，固化剂品种更多，且保密性很强。每开发一种新的固化剂就可以解决一个方面的问题，就相当于开发一种新的环氧树脂或开辟了环氧树脂一个新的用途。开发新型固化剂远比开发新型环氧树脂更为重要已成共识。本专利技术人发现，单一选用脂肪胺固化剂会降低固化后树脂的耐热性，而芳香胺固化剂、酸酐固化剂较难在常温下实现固化；但是如果选用脂肪胺固化剂来与选自芳香胺固化剂和酸酐固化剂中任一种固化剂配合使用，可以同时满足兼顾低温固化和高温使用的要求。环氧树脂通常具有高的粘接性，但在室温下，初始粘度比较大，不利于浸润到例如纤维及其织物中。为了克服这一缺点，通常需要使用过程中加入稀释剂以增加环氧树脂对纤维及其织物的浸润能力，改善成型工艺性能，同时可以增加填料的用量。但是，专利技术人发现，选择适当的环氧树脂和固化剂组成环氧树脂体系，可以不需要使用稀释剂，而且如此可以提高环氧树脂体系的力学性能和耐热性能，并降低其固化收缩率。于是，在一些实施方式中，本专利技术的所述环氧树脂体系不包括稀释剂。在一些实施方式中，所述环氧树脂包含双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂，或者由双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂组成。在另外优选的一些实施方式中，所述环氧树脂选自由830环氧树脂、E51环氧树脂、F51环氧树脂和F44环氧树脂组成的组。在一些实施方式中，所述脂肪胺选自由氢化二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙氨基丙胺组成的组。在一些实施方式中，所述芳香胺选自由二乙基甲苯二胺、氢化间苯二胺、氢化间苯二甲胺、氢化邻甲基间苯二胺、苄甲基胺、苄基二甲胺、间苯二胺、间苯二甲胺组成的组。在一些实施方式中，所述酸酐固化剂选自由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、甲基四氢化邻苯二甲酸酐(MTHPA)、偏苯三甲酸酐(TMA)、四溴邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、一氯苯二甲酸酐和二氯顺丁烯二酸酐组成的组。在一些更加优选的实施方式中，所述环氧树脂包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂体系，其特征在于，所述环氧树脂体系包括：组分A，所述组分A包含环氧树脂或者由环氧树脂组成；和组分B，所述组分B包含第一固化剂和第二固化剂或者由第一固化剂和第二固化剂组成，所述第一固化剂为脂肪胺，所述第二固化剂为芳香胺或酸酐固化剂。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂体系，其特征在于，所述环氧树脂体系包括：组分A，所述组分A包含环氧树脂或者由环氧树脂组成；和组分B，所述组分B包含第一固化剂和第二固化剂或者由第一固化剂和第二固化剂组成，所述第一固化剂为脂肪胺，所述第二固化剂为芳香胺或酸酐固化剂。2.根据权利要求1所述的环氧树脂体系，其特征在于，所述环氧树脂体系不包括稀释剂。3.根据权利要求1所述的环氧树脂体系，其特征在于：所述环氧树脂包含双酚A型环氧树脂和/或双酚F型环氧树脂；另外优选的是，所述环氧树脂选自由830环氧树脂、E51环氧树脂、F51环氧树脂和F44环氧树脂组成的组；所述脂肪胺选自由氢化二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺和二乙氨基丙胺组成的组；所述芳香胺选自由二乙基甲苯二胺、氢化间苯二胺、氢化间苯二甲胺、氢化邻甲基间苯二胺、苄甲基胺、苄基二甲胺、间苯二胺、间苯二甲胺组成的组；和/或所述酸酐固化剂选自由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、甲基四氢化邻苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、四溴邻苯二甲酸酐、四氯邻苯二甲酸酐、一氯苯二甲酸酐和二氯顺丁烯二酸酐组成的组。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘千，王志勇，
申请(专利权)人：天津爱思达航天科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12