[发明专利]纤维增强汽车零部件快速成型用的环氧树脂组合物、制备方法以及回收方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强汽车零部件快速成型用的环氧树脂组合物、制备方法以及回收方法，该环氧树脂组合物含有A组分和B组分，A组分含有双酚A型环氧树脂127、三缩水甘油基对氨基苯酚JD‑939与三官能团缩水甘油醚稀释剂XY636；B组分含有可降解脂肪胺固化剂ACV‑1001、可降解脂肪胺固化剂ACV‑1007、可降解酰肼胺固化剂ACP‑6002、可降解芳香胺固化剂ACP‑2001与促进剂苯酚。该环氧树脂组合物能够在110‑120℃快速固化，在110‑120℃粘度超低，能够快速浸润增强纤维，适合高压灌注（HP‑RTM）和湿法模压（WCM）快速成型工艺，能够将环氧复合材料汽车零部件成型周期缩短到5‑10min。

技术领域

本发明涉及环氧树脂材料，具体地，涉及纤维增强汽车零部件快速成型用的环氧树脂组合物、制备方法以及回收方法。

背景技术

近年来，随着汽车数量量的急剧增加，能源和环保问题日趋严峻，如何减少汽车燃油消耗量，实现汽车的动力性、经济性、环保性和舒适性，已成为世界性的课题。研究表明，汽车每减重100kg，可降低百公里油耗0.3-0.6L和减少CO₂排放量5g/km，因此在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，可提高汽车的燃油效能，减少燃料消耗，降低排气污染，是实现节能减排的有效手段之一。另外国内外都在大力推广和发展新能源汽车，特别是电动汽车，与传统燃油汽车相比，电动汽车的轻量化更为重要。电池能量密度的提高十分困难，需要大量资源的投入，且很难达到汽油的能量密度水平，这就要求减轻电动汽车重量，以增加续航能力，提升能量利用率。因此实现汽车的轻量化设计，对汽车工业的可持续发展具有重要的意义。

目前，可用于汽车轻量化设计应用的材料主要有高强度钢、轻质合金和复合材料。其中，以玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维等增强体的树脂基复合材料具有低密度、高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、整体成型及可设计性强等诸多优良的特性，综合性能超过铝合金及高强度钢，是理想的汽车用轻量化材料。对于纤维增强树脂基复合材料，基体树脂是其中不可或缺的重要组成之一，它将增强材料结合到一起，可有效分布载荷和保护纤维，对材料的整体性能起着决定性作用，其中环氧树脂基复合材料具有高强度、低VOC、体积收缩率小、能量吸收强、减震降噪、高冲击性、耐疲劳性和耐化学性等一系列优良的特性，故其在汽车对强度、刚性和耐冲击性等要求均高的主承载车身结构件上的应用必将发挥重要的角色。然而，环氧树脂基复合材料的传统成型周期较长（数小时），远不能满足汽车生产线对高成型效率和低成本的要求。

随着环氧基纤维复合材料在汽车轻量化设计部件的应用，所产生的热固性树脂复合材料废弃物与日俱增，一方面给周围环境带来巨带的压力，另一方面复合材料中使用的高性能增强纤维（如芳纶纤维和碳纤维）具有很高的回收利用价值。

已报道的纤维复合材料回收工艺大致有三种：填埋法、焚化法和粉碎法。焚化法虽然可以回收部分能量，但是焚烧过程又需要消耗大量能源，而且从环境角度来看还是存在着问题。一种新型的回收碳纤维复合材料技术能使复合材料中的塑性基质通过特殊焚烧炉除去，残留的碳纤维可以回收再用，虽然这种方法向可持续性发展方向迈进了一步，但是其并不能代表能完全回收再用，这是因为塑性基质在回收过程中被销毁而无法回收再利用。

发明内容

本发明的目的是提供一种纤维增强汽车零部件快速成型用的环氧树脂组合物、制备方法以及回收方法，该纤维增强汽车零部件快速成型用的环氧树脂组合物能够在110-120℃快速固化，在110-120℃粘度超低，树脂能够快速浸润增强纤维，适合高压灌注（HP-RTM）和湿法模压（WCM）快速成型工艺，能够将环氧复合材料汽车零部件成型周期缩短到5-10min。同时该环氧组合物与增强纤维结合性好，制得的纤维增强复合材料具有优异的力学性能。另外，该环氧组合物的制备方法具有工序简单、便于操作的优点。最后，通过该环氧树脂组合物的纤维增强复合材料能够在温和条件下得以高效的回收利用。