[发明专利]一种快速固化树脂体系及制备方法

说明书

本发明提供了一种快速固化树脂体系，属于环氧树脂体系制备技术领域。所述树脂体系至少包括环氧树脂、固化剂及促进剂，所述环氧树脂的环氧当量与所述固化剂的活泼氢当量的当量比为1.0/0.8~1.0/1.2；所述促进剂为多元醇，所述促进剂的含量为0.31~3.9%。所述该环氧树脂体系在指定温度下可实现快速均匀的固化交联，固化后产品的力学性能优良，可用于制备纤维增强树脂基复合材料汽车件和纤维增强环氧树脂复合材料。本发明将多元醇用于环氧树脂与固化剂的反应促进剂，加快环氧树脂体系的反应速率，降低成型周期，拥有较好的效果。

技术领域

本发明涉及环氧树脂快速固化及促进剂技术领域，具体涉及一种快速固化树脂体系及其制备方法。

背景技术

我国汽车产业，在很长时间以来持续保持较强的增长势头。在经济快速发展的推动下，人均汽车保有量也在逐年增加。与此同时，汽车尾气的排放带来的大气污染，乃至全球气候变暖等一系列问题也变得严峻起来。降低汽车能耗，减轻环境污染已成为汽车工业亟待解决的关键问题。由于汽车能耗与车身质量有直接的关系，因此车身轻量化成为汽车行业发展的必然趋势。对于新能源汽车而言，车身轻量化能够提升汽车的续航性能，提高能源的利用效率。纤维增强环氧树脂基复合材料由于其优异的力学性能及轻质的特点，在对轻量化要求较高的汽车零部件上拥有非常广阔的应用空间。对于纤维增强复合材料而言其性能和成型效率均与配套树脂基体有很大程度的联系。环氧树脂因其广泛的工艺适应性、优异的力学性能、耐热性和耐腐蚀醒而成为纤维增强复合材料汽车件的理想选择。尽管拥有很好的应用前景，纤维增强环氧树脂复合材料在汽车件上的应用仍然比较局限，其中首要原因是成本问题，尤其是时间成本。相比于金属件便宜快捷的冲压生产工艺，传统环氧树脂体系固化时间较长，对复合材料生产工艺周期较大，影响生产率和设备利用率。因此，对纤维配套的快速固化环氧树脂体系的开发有迫切的需求。

环氧树脂是一种带有环氧基团的低聚物，可与固化剂反应形成三维网络，固化化学反应通常在加热条件下进行以达到使用的最终目的，其反应机理大概为在固化剂的作用下，环氧基团发生开环反应，并不断均聚为大分子，最终形成三维高分子材料。对于不同的环氧树脂单体和固化剂，都有特定的固化工艺以达到最佳综合性能，固化工艺的改变对于最终产品的性能有显著影响。在一些情况下，环氧树脂体系中含有一种及以上的环氧树脂以及一种及以上的固化剂。不同组分的环氧树脂或固化剂按一定比例进行复配，以改善固化工艺及产品性能。通常体系中会加入一些助剂，包括但不限于咪唑类分子，小分子醇，低分子环氧树脂，以提高环氧树脂体系的可加工性，如降低固化温度或提高反应活性。此外，无机填料也常常加入环氧树脂体系以提高机械性能。

环氧树脂通常在常温下状态为一定粘度的液体，随着温度上升粘度会发生下降。当环氧树脂与固化剂混合之后，会在一定时间内保持粘度不变，之后体系开始凝胶，粘度快速上升。这个时间成为凝胶时间。对于纤维增强复合材料配套的环氧树脂体系而言，较低的粘度可以使树脂有较好的流动性以充满整个模具，并在纤维中穿透浸润，两相界面有良好的结合，但通过升温来降低树脂体系粘度会导致凝胶时间的大幅度缩短。因此，理想的环氧树脂体系应当具有在一定温度下保持低粘度及较长的凝胶时间，且升温后能够在较短时间内完成固化反应的特性，并可搭配纤维制备拥有优异力学性能的复合材料。

汽车领域所期望的是一种快速固化的环氧树脂体系，在较低温度下拥有一定凝胶时间，且高温下迅速成型。本发明通过采用新的技术，制备了一种全新的快速固化的环氧树脂体系，能够实现上述要求。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种快速固化环氧树脂体系，可用于汽车件快速成型制备工艺。本发明适用于制备制品采用的较快模塑循环，其中制品通常用纤维增强环氧树脂体系制造。