CN106479126A - 一种自行车结构用增韧环氧树脂体系及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环氧树脂生产领域，特别涉及一种自行车结构用增韧环氧树脂体系及其制备方法。该增韧环氧树脂体系，由以下重量份数的原料制成：E‑51环氧树脂50‑60份，E‑03环氧树脂8‑12份，酚醛环氧树脂10‑15份，多羟基热塑性弹性体10‑15份，咪唑类潜伏性固化剂5‑7份，有机脲类促进剂1.5‑2份。本发明制备方法简单，操作简易，科学性强且适用于工业化生产，实现了增韧环氧树脂体系的目的，且粘度适中、适用期长的良好的工艺加工性能，固化后得到的环氧树脂的力学性能也很好。

Description

一种自行车结构用增韧环氧树脂体系及其制备方法
技术领域
本发明涉及环氧树脂生产领域，特别涉及一种自行车结构用增韧环氧树脂体系及其制备方法。
背景技术
随着碳纤维复合材料性能的不断完善和提高，复合材料的应用领域愈发广阔，以其优异的性能逐步走向民用市场。目前，在汽车工业、石油工业、体育器械、土木建筑等领域得到广泛应用。
树脂基体是决定碳纤维复合材料性能的重要部分，由于树脂体系具有结构复杂化、功能多样化、研发周期短等特点，使得碳纤维复合材料具有更加优异的工艺性、创新性和应用性等。环氧树脂作为其中用量最大的一种树脂基体，具有优良的力学性能、加工工艺性能，作为纤维复合材料的基体树脂广泛应用于飞行器、风机叶片、运动器械等结构材料的制造，但是环氧树脂固化后交联密度高，因此其固化物存在韧性低、耐疲劳和耐冲击性能差的缺点，在一定程度上限制了环氧树脂的应用。
发明内容
本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种制备简单、产品性能好的增韧环氧树脂体系及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种增韧环氧树脂体系，由以下重量份数的原料制成：
E-51环氧树脂50-60份，E-03环氧树脂8-12份，酚醛环氧树脂10-15份，多羟基热塑性弹性体10-15份，咪唑类潜伏性固化剂5-7份，有机脲类促进剂1.5-2份。
上述增韧环氧树脂体系的制备方法，包括如下步骤：
（1）将E-51环氧树脂均分为两份，取其中一份E-51环氧树脂与咪唑类潜伏性固化剂及有机脲类促进剂混合，搅拌均匀后用三辊研磨机研磨三次，得到复合型固化剂；
（2）将剩余E-51环氧树脂，E-03环氧树脂，酚醛环氧树脂及多羟基热塑性弹性体加入到反应釜中，于160-170℃下边加热边搅拌至得到透亮的液体，即复合环氧树脂；
（3）将步骤（1）得到的复合型固化剂和步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于60-65℃的反应釜中混合均匀，得到环氧树脂液体体系；
（4）将步骤（3）得到的环氧树脂液体体系倒入已经预热好的模具中，抽真空30min，脱除环氧树脂液体体系中的气泡；
（5）脱泡后的环氧树脂液体体系在75-85℃下保温3-4h，然后升温至140-160℃固化40min-60min，脱模，得到最终产品。
其优选的技术方案为：
步骤（3）中，复合型固化剂与复合环氧树脂的重量比为35-40：60-65。
步骤（3）中，环氧树脂液体体系70℃的粘度为10000-20000cps，且在25℃的环境中放置一个月后，70℃的粘度小于25000cps，即环氧树脂液体体系的适用期在一个月以上，完全满足复合材料热熔法制备预浸料的工艺要求。
步骤（5）中，本发明最终产品的固化采用分段式加热保温方法，固化温度、保温时间为本发明的关键参数。最终产品的拉伸强度为70-80MPa，断裂伸长率为3-4%，冲击强度25-30KJ/m2，热变形温度大于110℃。
本发明选用酚醛环氧树脂调节树脂体系的粘度，同时由于分子结构中含有2个以上的环氧基，固化后交联密度高，产品的耐热性、耐溶剂性、耐化学药品性及尺寸稳定性，都会相对提高；选用E-03环氧树脂调节树脂体系的粘度；选用多羟基热塑性弹性体改善树脂体系的韧性；选用咪唑类潜伏性固化剂及有机脲类促进剂作为树脂体系的固化剂，可以使树脂体系的固化反应温度降低，后期复合材料制品成型工艺简单，降低能源消耗。
本发明产品的工艺性能达到了自行车结构用等复合材料体育用品对环氧树脂基体的要求，具有广泛的应用价值。
本发明制备方法简单，操作简易，科学性强且适用于工业化生产，实现了增韧环氧树脂体系的目的，且粘度适中、适用期长的良好的工艺加工性能，固化后得到的环氧树脂的力学性能也很好。
具体实施方式
以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
实施例1：
增韧环氧树脂体系的制备方法是通过以下步骤实现的：
（1）按重量份将25-30份E-51环氧树脂，5-7份咪唑潜伏性固化剂及1.5-2份有机脲类促进剂混合，搅拌均匀后用三辊研磨机研磨三次，得到复合型固化剂；
（2）按重量份将25-30份E-51环氧树脂、8-12份E-03环氧树脂、10-15份酚醛环氧树脂及10-15份多羟基热塑性弹性体加入到反应釜中，于160-170℃下边加热边搅拌至得到透亮的液体，即复合环氧树脂；
（3）将35-40份步骤（1）得到的复合型固化剂和60-65份步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于60-65℃的反应釜中混合均匀，得到环氧树脂液体体系；
（4）将步骤（3）得到的环氧树脂液体体系倒入已经预热好的模具中，抽真空30min，脱除环氧树脂液体体系中的气泡；
（5）脱泡后的环氧树脂液体体系在75-85℃下保温3-4h，然后升温至140-160℃固化40min-60min，脱模，得到增韧环氧树脂体系；其中步骤（1）至步骤（3）中重量份的每份的标准一致。
实施例2：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（1）中按重量份将26-28份E-51环氧树脂、6份咪唑潜伏性固化剂及1.5-2份有机脲类促进剂混合。
实施例3：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（1）中按重量份将27份E-51环氧树脂、6份咪唑潜伏性固化剂及1.7份有机脲类促进剂混合。
实施例4：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（2）中按重量份将26-28份E-51环氧树脂、9-11份E-03环氧树脂、12-13份酚醛环氧树脂及12-13份多羟基热塑性弹性体加入到反应釜中，于160-170℃下边加热边搅拌至得到透亮的液体，即复合环氧树脂。
实施例5：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（2）中按重量份将27份E-51环氧树脂、10份E-03环氧树脂、12份酚醛环氧树脂及13份多羟基热塑性弹性体加入到反应釜中，于160-170℃下边加热边搅拌至得到透亮的液体，即复合环氧树脂。
实施例6：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（2）中设定162-168℃下加热搅拌得到透亮的液体。
实施例7：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（2）中设定165℃下加热搅拌得到透亮的液体。
实施例8：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（3）中将37-39份步骤（1）得到的复合型固化剂和61-63份步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于65℃-70℃的反应釜中混合均匀得环氧树脂液体体系。
实施例9：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（3）中将38份步骤（1）得到的复合型固化剂和62份步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于65℃-70℃的反应釜中混合均匀得环氧树脂液体体系。
实施例10：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（3）中将38份步骤（1）得到的复合型固化剂和62份步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于63℃的反应釜中混合均匀得环氧树脂液体体系。
实施例11：
具体步骤与实施例1相同，不同的是步骤（5）中将步骤（3）得到的环氧树脂液体体系在80℃温度下保温3.5h，然后升温至150℃固化50min。
实施例12：增韧环氧树脂体系的制备方法
（1）按重量份将27份E-51环氧树脂，6份咪唑潜伏性固化剂及1.7份有机脲类促进剂混合，搅拌均匀后用三辊研磨机研磨三次，得到复合型固化剂；
（2）按重量份将27份E-51环氧树脂、10份E-03环氧树脂、12份酚醛环氧树脂及13份多羟基热塑性弹性体加入到反应釜中，于160-170℃下边加热边搅拌至得到透亮的液体，即复合环氧树脂；
（3）将37.7份步骤（1）得到的复合型固化剂和62.3份步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于63℃的反应釜中混合均匀，得到环氧树脂液体体系；
（4）将步骤（3）得到的环氧树脂液体体系倒入已经预热好的模具中，抽真空30min，脱除环氧树脂液体体系中的气泡；
（5）环氧树脂液体体系脱泡后，在80℃下保温3.5h，然后升温至150℃固化50min，脱模，得到固化的增韧环氧树脂；其中步骤（1）至步骤（3）中重量份的每份的标准一致。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种自行车结构用增韧环氧树脂体系，其特征为：由以下重量份数的原料制成：E-51环氧树脂50-60份，E-03环氧树脂8-12份，酚醛环氧树脂10-15份，多羟基热塑性弹性体10-15份，咪唑类潜伏性固化剂5-7份，有机脲类促进剂1.5-2份。
2.根据权利要求1所述的自行车结构用增韧环氧树脂体系的制备方法，其特征为：包括如下步骤：（1）将E-51环氧树脂均分为两份，取其中一份E-51环氧树脂与咪唑类潜伏性固化剂及有机脲类促进剂混合，搅拌均匀后用三辊研磨机研磨三次，得到复合型固化剂；（2）将剩余E-51环氧树脂，E-03环氧树脂，酚醛环氧树脂及多羟基热塑性弹性体加入到反应釜中，于160-170℃下边加热边搅拌至得到透亮的液体，即复合环氧树脂；（3）将步骤（1）得到的复合型固化剂和步骤（2）得到的复合环氧树脂混合，于60-65℃的反应釜中混合均匀，得到环氧树脂液体体系；（4）将环氧树脂液体体系倒入已经预热好的模具中，抽真空30min，脱除环氧树脂液体体系中的气泡；（5）脱泡后的环氧树脂液体体系在75-85℃下保温3-4h，然后升温至140-160℃固化40min-60min，脱模，得到最终产品。
3.根据权利要求2所述的自行车结构用增韧环氧树脂体系的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，复合型固化剂与复合环氧树脂的重量比为35-40：60-65。
4.根据权利要求2所述的自行车结构用增韧环氧树脂体系的制备方法，其特征在于：所述环氧树脂液体体系70℃的粘度为10000-20000cps，且在25℃的环境中放置一个月后，70℃的粘度小于25000cps。
5.根据权利要求2所述的自行车结构用增韧环氧树脂体系的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，最终产品的固化采用分段式加热保温方法。
6.根据权利要求2所述的自行车结构用增韧环氧树脂体系的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，最终产品的拉伸强度为70-80MPa，断裂伸长率为3-4%，冲击强度25-30KJ/m2，热变形温度大于110℃。
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