[发明专利]环氧树脂组合物及其复合材料

说明书

本发明涉及环氧树脂组合物及其复合材料，属于环氧树脂技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种长可操作时间且能够快速固化的环氧树脂组合物。该环氧树脂组合物，包含A组分：液体环氧树脂组分；B组分：固化剂；和C组分：促进剂。本发明环氧树脂组合物可以替代“环氧‑胺”树脂体系，降低了环氧树脂组合物的成本，具有非常好的经济性。该环氧树脂组合物具有快速固化的特点，150℃下凝胶时间小于40秒，70℃下固化时间小于200min，适用于真空灌注工艺，拉挤工艺、缠绕工艺等制备复合材料部件，提高复合材料的生产效率。

技术领域

本发明涉及环氧树脂组合物及其复合材料，属于环氧树脂技术领域。

背景技术

风能是一种最清洁，最环境友好的可再生能源，是石化能源的理想替代品之一。世界主要国家都将发展风能作为实现“碳中和”目标的重要手段。因而风力发电具有广阔的市场前景和巨大的发展潜力。风电叶片是风力发电机的关键部件，它主要起着捕捉风力并传承给发电机组的作用。目前90％以上的风电叶片都是通过纤维增强树脂复合材料来制作的。环氧树脂是使用最普遍的基体树脂，固化剂普遍采用胺类。这种“环氧-胺”树脂体系具有很多优势。首先，通过聚醚胺和脂环胺的复配，可以获得较长的可操作性时间。特别是可以获得操作时间长于2小时的环氧树脂体系从而满足大尺寸风电叶片壳体和主梁的灌注要求。其次通过环氧-胺的树脂体系还具有良好的强度和韧性平衡，满足风电叶片静力载荷和疲劳寿命的要求。此外“环氧-胺”对环境要求不高，对湿气不敏感。上述的诸多优点使得多年来“环氧-胺”树脂体系在风电叶片中的应用中逐渐获得了统治的地位。

然而，“环氧-胺”树脂体系也存在一些缺点。首先，“环氧-胺”树脂体系的成本高，随着风电的平价上网，产业链对降本的要求越来越高。“环氧-胺”树脂体系的材料成本高，不能满足这一需求。其次，长操作时间的“环氧-胺”树脂体系固化速度慢，目前常见的风电环氧树脂需要在70℃下至少加热240min以上才能达到可脱模时间，限制了风电叶片制造效率的提升。

发明内容

针对以上缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种长可操作时间且能够快速固化的环氧树脂组合物。

本发明环氧树脂组合物，包含以下组分：

A、液体环氧树脂组分；

B、固化剂：所述固化剂包含液体酸酐和活性烯键羧酸，且活性烯键羧酸在固化剂中的占比为质量比10～80％；

C、促进剂。

在本发明的一个实施方式中，所述液体环氧树脂组分包含液体环氧树脂和自由基引发剂。

在本发明的一个具体实施方式中，所述述液体环氧树脂选自液体双酚A环氧树脂、液体双酚F环氧树脂、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、1,6-己二醇二缩水甘油醚和C12-C14烷基缩水甘油醚中的至少一种。

在一个具体实施方式中，所述自由基引发剂选自过氧化甲乙酮，异丙苯过氧化二苯甲酰，过氧化醋酸叔丁酯和叔丁基过氧化氢中的至少一种。

在本发明的一个具体实施方式中，所述活性烯键羧酸的结构式为式(1)所示：

其中，R₁选自氢、甲基、苯基或羧基，R₂选自氢、甲基、乙基或甲酸基。

在本发明的一些具体实施例中，所述活性烯键羧酸选自丙烯酸、甲基丙烯酸、乙基丙烯酸、桂皮酸、丁烯酸、富马酸和衣康酸中的至少一种。

在本发明的一些具体实施方式中，活性烯键羧酸在固化剂中的占比为质量比20～60％。

在本发明的一些具体实施方式中，液体环氧树脂组分、固化剂和促进剂的质量比为100:80～140:1～10。

在本发明的一个具体实施例中，液体环氧树脂组分、固化剂和促进剂的质量比为100:120:5。