[发明专利]一种低温固化高韧性环氧树脂体系及其制备方法

说明书

本发明涉及一种低温固化高韧性环氧树脂体系及其制备方法，属于环氧树脂体系技术领域。为解决现有低温固化环氧树脂体系韧性差、室温储存寿命短的问题，本发明提供了一种低温固化高韧性环氧树脂体系，组分包括双酚A型环氧树脂、线型酚醛环氧树脂、咪唑型固化剂、聚合胺型固化剂、热塑性树脂或橡胶、核壳粒子、稀释剂、触变剂和偶联剂。本发明环氧树脂体系在70～90℃条件下2～3h即可实现固化；室温下贮存期40天；以热塑性树脂或橡胶与核壳粒子构成双增韧体系提高了体系的韧性。以其为基体制备预浸料、先进环氧树脂基复合材料，能够减少固化过程产生的内应力，保证复合材料制品优良性能的同时，降低了固化能耗，节约了生产成本。

技术领域

本发明属于环氧树脂体系技术领域，尤其涉及一种低温固化高韧性环氧树脂体系及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优异的粘接性、抗腐蚀性、热性能、机械性能及较低的固化收缩率，一直是先进复合材料领域中的重要树脂基体。环氧树脂预浸料是由环氧树脂、固化体系与增强纤维组成的复合体系，是制备复合材料制品的中间基材，也可用于制备先进复合材料的结构部件，广泛应用于航空航天、船舶高铁及体育运动器材等领域。环氧树脂预浸料的质量直接影响复合材料构件的质量和性能，其不仅应具有优良的粘接性能，还应具有良好的韧性、挠性和非纤维方向成型固化特性。而现有环氧树脂体系由于自身的韧性不足，导致其所制备的预浸料也常无法满足先进环氧树脂应用领域的性能要求，限制了环氧树脂基复合材料的广泛应用。

现有环氧树脂体系固化温度在120℃以上，高温固化虽可获得具有耐热性等性能优良的固化产物，但环氧树脂在固化过程中放热量较大，使得固化后材料产生较大的内应力，影响产品尺寸的精度控制，严重时还会导致材料提前破损。低温固化环氧树脂的热应力较小，固化后材料能够保留环氧树脂的性能。而且低温固化技术可以大大降低由昂贵的模具、高能耗设备和高性能工艺辅料等所带来的高成本，是降低环氧树脂基复合材料构件成本的一个非常重要的方向。但相对于高温固化，低温固化环氧树脂体系在操作温度下适用期缩短，不利于成型工艺；而且现有低温固化的环氧树脂体系常具有较高的活性，室温储存寿命短，不能够满足实际使用的周期要求。

发明内容

为解决现有低温固化环氧树脂体系韧性差、室温储存寿命短的问题，本发明提供了一种低温固化高韧性环氧树脂体系及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种低温固化高韧性环氧树脂体系，包括如下重量份的组分：双酚A型环氧树脂40～80份、线型酚醛环氧树脂10～20份、咪唑型固化剂4～10份、聚合胺型固化剂5～12份、热塑性树脂或橡胶10～12份、核壳粒子5～15份、稀释剂5～15份、触变剂1～5份和偶联剂1～5份。

进一步的，所述双酚A型环氧树脂为E-54双酚A型环氧树脂、E-51双酚A型环氧树脂、E-10双酚A型环氧树脂或E-20双酚A型环氧树脂中的一种或几种的组合；线型酚醛环氧树脂为苯酚线型酚醛环氧树脂、邻甲酚线型酚醛环氧树脂或氰酸酯线性酚醛环氧树脂中的一种或几种的组合。

进一步的，所述咪唑型固化剂为咪唑型固化剂EH-5011S、GY8000K或GY HT110中的一种或几种的组合；所述聚合胺型固化剂为聚合胺型固化剂GY3301或GY3302中的一种或两种的组合。

进一步的，所述热塑性树脂为聚酚氧树脂、热塑性聚氨酯或热塑性聚碳酸酯中的一种或几种的组合；所述橡胶为液体丁腈橡胶、固体丁腈橡胶或丙烯酸酯橡胶中的一种或几种的组合；所述核壳粒子为有机硅微球粒子或聚丁二烯微球粒子中的一种或两种的组合。

进一步的，所述稀释剂为间苯二酚双缩水甘油醚680或丁二醇二缩水甘油醚622中的一种或两种的组合，所述触变剂为气相二氧化硅HDK H18或气相二氧化硅CAB-O-SIL M-5中的一种或两种的组合，所述偶联剂为锆酸酯偶联剂或硅烷偶联剂中的一种或两种的组合。

进一步的，固化条件为70～90℃固化2～3h。