[发明专利]用于风轮叶片的环氧结构胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于风轮叶片的环氧结构胶及其制备方法，属于环氧树脂胶粘剂领域。 

背景技术

    风能是一种来源于自然、无污染，世界上增长最快的绿色能源，深受世界各国重视。我国风能资源丰富，开发潜力巨大。根据2006年国家发改委修订的我国风电发展规划目标，2020年将达到3万MW，有望超过核电成为第3大主力发电电源；2050年有可能超过水电，成为第2大主力发电电源。当前我国风电产业正处于起步阶段，已具备快速发展风电产业的条件，并出现了一大批制造风力发电机叶片的企业。而用复合材料制造风机叶片，通常需要用到环氧树脂结构胶。 

    环氧结构胶粘剂的作用是把风轮叶片上、下半蒙皮壳体互相粘结，从而构成牢固的整体。每片风轮叶片大约需要环氧树脂胶粘剂的量约为300 kg。风轮叶片用环氧结构胶粘剂需要力学强度高、抗冲击性能强、放热平缓等特点，市场多数为国外专用的环氧结构胶粘剂所垄断，如3M、ASHLAND、Hexion 等国际巨头公司的产品。其主要技术路线是采用玻璃纤维、触变剂等改善其操作性能；采用复合固化体系改善工艺窗口、固化速度和放热峰温度。 

    国内在环氧结构胶粘剂方面具有较好的前期基础。黑龙江石化院、北京化工大学、北京航空航天大学等均在环氧结构胶粘剂方面开展过大量研究工作在胶粘剂配方、增韧技术等方面部分取得较大进展。 

    通过专利检索发现，3M 公司公开了一种由环氧树脂、增韧剂、固化剂和特殊的聚合物制备得到的一种高冲击韧性的环氧胶粘剂（WO/2008/089410）；ASHLAND 公司公开了一种环氧胶粘剂组合物及其制备方法（WO/2005/062801），该环氧胶粘剂采用丙烯酸改性技术制备，主要应用于汽车零部件组装、飞机、船舶、风电叶片等组件的结构粘接；烟台德邦科技有限公司在使用丙稀酸酯改性环氧技术，制备了一种环氧树脂结构胶，并已申请了专利，公开号为200910015026.2。 

    由于风轮叶片结构胶应具有较长的操作时间、固化放热平缓及放热峰低、力学性能优良等特点，要求环氧树脂结构胶不但达到又强又韧的基本性能，而且还要求固化放热平缓和放热峰低。目前国内外市场存在的胶粘剂产品某些方面的性能尚不能满足作业性的要求，例如存在固化放热剧烈、脆性大等问题，因为目前产业界普遍使用的增韧技术无论是从基体树脂改性还是增加使用双官能度的活性环氧稀释剂，并没有从根本上解决固化放热“错锋”的问题，提升加工作业性是做到了，但未能彻底解决环氧树脂胶粘剂的固化放热剧烈及脆性大问题；而在增韧技术的同时，如何解决固化放热过程中的热量平缓均匀，又能不降低其力学性能与耐热性，以提高环氧树脂的加工作业性是目前该产业界有待解决的问题。 

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种用于风轮叶片的环氧结构胶及其制备方法，以达到在固化反应过程中可固化时间明显延长，放热量明显降低，并且在其他的力学性能没有明显下降的前提下，冲击韧性明显提高的目的。    

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于风轮叶片的环氧结构胶，由重量配比为100：40.5～100：49.5的A组分和B组分组成，所述A组分由以下重量百分比的原料组成：环氧树脂50～68%、超支化聚氨酯丙烯酸酯1～10%、触变剂10～25%、添加剂0.5～12.5%和反应稀释剂2～10%；所述B组分由以下重量百分比的原料组成：固化剂90～95%和触变剂5～10%。

本发明的用于风轮叶片的环氧结构胶有益效果是：长的固化时间，有利于满足结构制造加工过程中浸润、操作期长的要求；固化反应平缓，放热量低，较低的放热峰温度；较高的韧性，力学性能能够满足风电叶片的应用要求。 

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。 

进一步，所述超支化聚氨酯丙烯酸酯为高度支化的三维空间结构的树形高分子，含有大量反应端基-丙烯酸酯基，其结构式为： 

采用上述进一步方案的有益效果是：由于超支化聚氨酯丙烯酸酯具有与胺基反应的丙烯酸酯基，丙烯酸酯基与胺基的反应平缓而且放热量低，从而达到控制体系反应剧烈、放热量大的缺点，以至于体系在固化反应过程中固化时间明显延长，固化反应平缓，低放热峰温度；并且超支化聚氨酯丙烯酸酯具有超支化的分子结构，使得环氧树脂结构胶固化后的交联密度大大增加，从而达到改变环氧树脂脆性大、对其增韧的目的，而且又使环氧树脂的力学性能没有大幅的下降。

进一步，所述超支化聚氨酯丙烯酸酯由超支化聚酯、二官能度异氰酸酯和羟基丙烯酸酯反应制得。