热固树脂组合物、环氧树脂材料及其复合材料和制备方法技术

本发明专利技术提供了一种热固树脂组合物，包含环氧固化剂、环氧树脂组分、自由基起始剂、反应性稀释剂、增韧剂和聚氨酯化合物；所述环氧树脂组分包含环氧基团以在所述环氧固化剂的作用下进行开环加成反应，所述反应性稀释剂的每个分子包含至少一个丙烯酸酯类基团以在所述自由基起始剂的作用下发生自由基聚合反应；每100份所述环氧树脂组分中，所述自由基起始剂的份数为0.01

【技术实现步骤摘要】
热固树脂组合物、环氧树脂材料及其复合材料和制备方法


[0001]本专利技术涉及环氧树脂材料
，尤其涉及热固树脂组合物、环氧树脂材料及其复合材料和制备方法。

技术介绍

[0002]基于反应成型的热固树脂是制备复合材料最常用的一种选择。与热塑树脂相比，热固树脂制备的复合材料的树脂用量可以更低、力学性能，例如抗蠕变性能、强度更优异、生产效率更高，更适合制备大型和异形的复合材料产品，例如叶片、船壳和航空器等。环氧树脂作为非常典型的热固树脂已经被广泛应用于制备各类复合材料和相应制品。
[0003]然而，环氧树脂仍然有其不足之处。例如环氧树脂使用时粘度偏高、固化后偏脆等。高粘度会使环氧树脂的操作不方便，产生很多问题，例如导致不易将其它组分充分加入环氧树脂并混合均匀，高粘度树脂不易快速和有效地浸润玻纤和粉料等增强材料，而高粘度树脂只有充分与玻纤、粉料等接触和浸润才能有效将玻纤、粉料间的空气挤出才能有效降低固化后产品的次品率。因此在环氧树脂真空导入工艺制备大部件例如风机叶片和航空部件时，以及在使用拉挤和手糊等工艺制备基于环氧树脂的复材时，为保证产品良率，树脂导入速度和浸润速度均缓慢以至于明显降低生产效率。
[0004]目前环氧行业普遍使用反应型的单官能团环氧基稀释剂或非反应型的稀释剂来达到降粘的目的，但经过这种方式稀释后的环氧树脂固化以后的冲击强度和耐热性能会下降，可以通过加入增韧剂来提高冲击强度和耐热性能，加入增韧剂虽然提高了环氧树脂固化以后的冲击强度，但是环氧树脂固化以后的拉伸强度和弯曲强度反而降低了。r/>[0005]因此，需要提供新型的热固树脂组合物以解决现有技术存在的上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种热固树脂组合物、环氧树脂材料及其复合材料和制备方法，以解决加入增韧剂后导致环氧树脂固化以后的拉伸强度和弯曲强度降低的问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的热固树脂组合物包含：环氧固化剂、环氧树脂组分、自由基起始剂、反应性稀释剂、增韧剂和聚氨酯化合物；
[0008]所述环氧树脂组分包含环氧基团以在所述环氧固化剂的作用下进行开环加成反应，所述反应性稀释剂的每个分子包含至少一个丙烯酸酯类基团以在所述自由基起始剂的作用下发生自由基聚合反应；
[0009]每100份所述环氧树脂组分中，所述自由基起始剂的份数为0.01
‑
7，所述反应性稀释剂的份数为3
‑
60，所述环氧固化剂的份数为1
‑
120，所述增韧剂的份数为1
‑
15，所述聚氨酯化合物的份数为3
‑
15。
[0010]本专利技术的所述热固树脂组合物的有益效果在于：所述热固树脂组合物中，所述反应性稀释剂的每个分子包含至少一个丙烯酸酯类基团，以在所述自由基起始剂的作用下发生自由基聚合反应，所述环氧树脂组分包含环氧基团，以在所述环氧固化剂的作用下进行
开环加成反应，使得所述自由基聚合反应和所述开环加成反应能够同时进行，从而有效降低制备得到的环氧树脂材料加工过程的粘度，通过加入聚氨酯化合物以提高环氧树脂固化以后的拉伸强度和弯曲强度，然后通过调整各组分的比例使得环氧树脂的力学性能和热变形温度均得到较好的提高。本专利技术的热固树脂组合物解决了加入增韧剂后导致环氧树脂固化以后的拉伸强度和弯曲强度降低的问题。
[0011]优选的，所述聚氨酯化合物由有机多元醇和多异氰酸酯反应得到，所述有机多元醇与所述多异氰酸酯的质量比为(0.5
‑
5):1。其有益效果在于：使得热固树脂组合物制备得到的环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度得到显著提高。
[0012]优选的，所述有机多元醇的平均官能度为2.0
‑
4.0，所述有机多元醇的羟值为10
‑
500。
[0013]优选的，所述多异氰酸酯的平均官能度为2.0
‑
3.6。
[0014]优选的，所述丙烯酸酯类基团为丙烯酸酯基团或烷基取代的丙烯酸酯基团。
[0015]进一步优选的，所述烷基取代的丙烯酸酯基团为甲基丙烯酸酯基团。
[0016]优选的，所述反应性稀释剂包括至少一种丙烯酸酯类化合物，以提供所述丙烯酸酯类基团。
[0017]优选的，所述反应性稀释剂包含至少一种丙烯酸酯类化合物，所述丙烯酸酯类化合物的分子结构中有至少一个环氧基团，以在所述环氧固化剂的作用下参与所述开环加成反应。
[0018]优选的，所述反应性稀释剂在25摄氏度下的粘度为1
‑
500毫帕.秒。
[0019]优选的，所述环氧树脂组分包含至少一种双酚A型环氧树脂。
[0020]优选的，所述环氧树脂组分的环氧当量为100
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500克/当量。
[0021]优选的，所述环氧固化剂为胺类固化剂和酸酐类固化剂中的一种或两种。
[0022]优选的，所述环氧树脂组分还包含助剂，所述助剂占所述热固树脂组合物的重量百分比大于0小于等于25％。其有益效果在于：通过加入助剂以调控通过所述热固树脂组合物所制备的环氧树脂的理化性能。
[0023]本专利技术的环氧树脂材料包含环氧树脂基体，所述环氧树脂基体由所述热固树脂组合物制备而成，以有效降低制备得到的环氧树脂材料加工过程的粘度，并且具有良好的力学性能和较高的热变形温度。
[0024]本专利技术的环氧树脂材料的制备方法，所述环氧树脂材料包括环氧树脂基体，所述环氧树脂材料的制备方法包含以下步骤：由所述热固树脂组合物制备所述环氧树脂基体。提供如上所述热固树脂组合物，将所述热固树脂组合物中各成分混合均匀后加热固化，固化过程中使得所述丙烯酸酯类基团自由基聚合反应和环氧基团开环加成反应能够同时进行，得到环氧树脂材料。以通过有效降低所述热固树脂组合物在加工过程的粘度的方式提高生产效率，通过加入聚氨酯化合物以提高环氧树脂固化以后的拉伸强度和弯曲强度，然后通过调整各组分的比例使得环氧树脂的力学性能和热变形温度均得到较好的提高。
[0025]本专利技术的所述环氧树脂复合材料包含增强材料和所述环氧树脂材料。由于所述环氧树脂材料由所述热固树脂组合物制备而成，能够通过有效降低环氧树脂材料加工过程的粘度以快速有效复合增强材料来提高生产效率，并使得到的环氧树脂复合材料具有良好的力学性能和较高的热变形温度。
[0026]优选的，所述增强材料占所述环氧树脂复合材料的重量百分比为1
‑
91％。
[0027]本专利技术的所述环氧树脂复合材料的制备方法包括：以增强材料和所述的环氧树脂材料为原料，通过拉挤成型工艺、缠绕成型工艺、树脂传递工艺、手糊成型工艺、真空导入工艺、模压成型工艺和喷射成型工艺的至少一种制备所述环氧树脂复合材料。其有益效果在于：能够通过有效降低环氧树脂材料加工过程的粘度以快速有效复合增强材料来提高生产效率，并使得到的环氧树脂复合材料具有良好的力学性能和较高的热变形温度。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热固树脂组合物，其特征在于，包含：环氧固化剂、环氧树脂组分、自由基起始剂、反应性稀释剂、增韧剂和聚氨酯化合物；所述环氧树脂组分包含环氧基团以在所述环氧固化剂的作用下进行开环加成反应，所述反应性稀释剂的每个分子包含至少一个丙烯酸酯类基团以在所述自由基起始剂的作用下发生自由基聚合反应；每100份所述环氧树脂组分中，所述自由基起始剂的份数为0.01
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7，所述反应性稀释剂的份数为3
‑
60，所述环氧固化剂的份数为1
‑
120，所述增韧剂的份数为1
‑
15，所述聚氨酯化合物的份数为3
‑
15。2.根据权利要求1所述的热固树脂组合物，其特征在于，所述聚氨酯化合物由有机多元醇和多异氰酸酯反应得到，所述有机多元醇与所述多异氰酸酯的质量比为(0.5
‑
5):1。3.根据权利要求1所述的热固树脂组合物，其特征在于，所述反应性稀释剂包含至少一种丙烯酸酯类化合物，所述丙烯酸酯类化合物的分子结构中有至少一个环氧基团。4.根据权利要求1所述的热固树脂组合物，其特征在于，所述反应性稀释剂在25摄氏度下的粘度为1
‑
500毫帕.秒。5.根据权利要求1所述的热固树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组分包含至少一种双酚A型环氧树脂。6.根据权利要求1所述的热固树脂组合...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈翠萍，季刚，姜磊，吉明磊，贾荣姝，
申请(专利权)人：道生天合材料科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：