一种环氧树脂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种环氧树脂。制成所述环氧树脂的原料包括树脂A和固化剂B，且树脂A与固化剂B的质量比为100:35‑50；所述树脂A包括，以重量计，40～80份双酚A型环氧树脂，0～45份双酚F型环氧树脂，5～20份多官能团环氧树脂，5～10份环氧树脂稀释剂；所述固化剂B包括，以重量计，20～60份环氧固化剂，所述环氧固化剂为胺类固化剂，0～6份的环氧固化促进剂。本发明专利技术还提供了所述环氧树脂的制备方法。本发明专利技术提供的环氧树脂，具有较低的树脂初始粘度，并且室温下粘度翻倍时间长，室温适用期达12小时以上，可操作时间长；并且本发明专利技术提供的制备方法，固化反应时间短，有利于所述环氧树脂制备效率的提高。

An epoxy resin and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂及其制备方法
本专利技术涉及一种树脂及其制备方法，尤其涉及一种环氧树脂及其制备方法。
技术介绍
碳纤维作为一种新型高性能纤维，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电传热等特性，逐渐应用于军事及民用工业的各个领域，风电领域市场及技术的蓬勃发展也瞄准了这种优质高强的增强材料。碳纤维缠绕气瓶由于其质量轻、强度高和良好的疲劳性能，已经在消防、医疗、新能源汽车等领域广泛应用。氢气瓶是氢燃料电池汽车供氢系统的主要部件。具备承载压缩氢气的压力高、气瓶质量轻和储氢密度大的性能特点，固定在道路车辆上，用于氢燃料储存并可重复充装。考虑到气瓶可能涉及高温工作环境，部分标准已经进行了相关描述，例如美国交通运输部的DOT－CFFC(2007)标准中明确要求气瓶需要承受50－90℃的热循环试验，而且若树脂体系的玻璃化转变温度低于102℃还需进行高温蠕变试验。考虑到以上因素，一般要求所选用的环氧树脂具有较高的玻璃化转变温度(Tg＞102℃)。碳纤维储氢气瓶树脂基体不仅需要满足气瓶对耐温的要求，同时由于在长期充气放气的使用环境中，基体容易发生疲劳损伤，因此需要高强韧、耐疲劳树脂体系以保障气瓶的使用寿命。湿法缠绕成型(将纤维在树脂中浸润后成型)所用的树脂基体要求其在工作温度下具有较低的初始粘度以及在该温度下具有较长的适用期。所以研发碳纤维缠绕气瓶用环氧树脂体系成为重要的研发方向。现有一些专利专利技术，如专利文献公开名称“一种用于纤维缠绕的环氧树脂组合物及其制备方法”(申请公开号CN107641292A；申请公开日2018.01.30)公开了一种纤维缠绕用的环氧树脂组合物，该树脂组合物在室温下反应活性较高，表现为环氧树脂在槽内室温2-4小时即出现粘度翻倍的现象，影响了树脂与纤维浸润性，并且可以将纤维在树脂中浸润的操作时间变短；以及制备该树脂组合物过程中固化反应时间长，影响了该树脂组合物的生产效率。
技术实现思路
本专利技术提供一种环氧树脂，采用特定成分的树脂和固化剂，该环氧树脂在室温下粘度翻倍时间长，室温适用期达12小时以上、并且具有韧性高、耐热性好、机械强度高的优点。本专利技术还提供了一种环氧树脂的制备方法，所述方法固化反应时间短，有利于所述环氧树脂制备效率的提高。本专利技术还提供了一种环氧树脂在浸润缠绕气瓶用的纤维中的应用。本专利技术还提供了一种纤维缠绕气瓶，所述气瓶的缠绕层是利用所述环氧树脂和纤维制成。本专利技术提供的一种环氧树脂，制成所述环氧树脂的原料包括树脂A和固化剂B，且树脂A与固化剂B的质量比为100:35-50；所述树脂A包括，以重量计，40～80份双酚A型环氧树脂，0～45份双酚F型环氧树脂，5～20份多官能团环氧树脂，5～10份环氧树脂稀释剂；所述固化剂B包括，以重量计，20～60份环氧固化剂，所述环氧固化剂为胺类固化剂，0～6份的环氧固化促进剂。在本专利技术的方案中，所述多官能团环氧树脂的环氧值可以为0.8-0.95。或者，所述多官能团环氧树脂为官能度3-4的多官能团环氧树脂。例如，所述多官能团环氧树脂可以为多官能团环氧树脂AG-80、AG-80H、AFG-90、AFG-90H和AG-70中的一种或多种。在本专利技术的方案中，所述胺类固化剂可以为脂肪胺(例如EC201、EC210)、酚醛胺(例如2003D、2003)、酚醛酰胺、聚醚胺(例如EC301)、双氰胺(例如UR300、UR100)、脂环胺和芳香胺(例如二乙基甲苯二胺、二甲硫基甲苯二胺)中的一种或多种。在本专利技术的方案中，所述双酚A型环氧树脂具有以下特征：环氧值为0.51-0.56，25℃粘度在8000-11000cp。例如，所述双酚A型环氧树脂可以为NPEL-128、NPEL-127和NPEL-128R的一种或多种。在本专利技术的方案中，所述双酚F环氧树脂具有以下特征：环氧值为0.56-0.62，25℃粘度在2000-5000cp。例如，所述双酚F型环氧树脂为NPEF-175、NPEF-170、NPEF-180和NPEF-185中的一种或多种。在本专利技术的方案中，所述环氧树脂稀释剂为反应型稀释剂，例如：所述环氧树脂稀释剂可以是苯基缩水甘油醚、邻甲苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、碳十二至十四烷基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚和乙二醇二缩水甘油醚中的一种或多种。所述环氧固化促进剂为取代脲、叔胺及其盐、咪唑及其盐、乙酰丙酮金属盐和酚类等类型的促进剂中的一种或多种。例如，所述环氧固化促进剂可以为N-甲基咪唑、苄基三乙基氯化铵中的一种或多种。本专利技术提供的环氧树脂为通过树脂A与固化剂B在100℃-140℃固化反应2-4小时所得到的产物。在本专利技术的一个具体实施方式中，本专利技术提供的制备所述环氧树脂的方法包括以下步骤：1)将所述树脂A中各组分在常压下混合得到树脂A；2)将所述固化剂B中各组分在常压下混合得到固化剂B；以及3)使用时，将所述树脂A与固化剂B混合，脱泡，然后在100℃-140℃固化2-4小时，制得所述环氧树脂。在本专利技术的方案中，所述环氧树脂可以是其中树脂A和固化剂B是独立包装的。在使用时，将所述树脂A与固化剂B混合。当用于浸润纤维时，在将树脂A与固化剂B混合后，还包括浸润纤维的步骤，然后在100℃-140℃固化2-4小时，以制成缠绕气瓶用的纤维。进一步的，步骤1)和2)中常压指的是1个大气压，或者反应釜不需要加压的情况下。步骤1)和2)中的混合温度可以是控制各成分具有良好分散性、方便加料或者混合均匀的温度。步骤1)和2)中的混合的温度可以为常温，例如20-35℃，或者80-100℃。步骤2)中含有成分为固态，则需要加热至液态，以混合均匀，本领域技术人员在知晓成分类型的情况下，可以根据需要确定混合温度。进一步的，所述步骤3)脱泡后，在100℃固化1-2小时，140℃固化1-2小时，制得所述环氧树脂。本专利技术还提供了所述的环氧树脂在浸润缠绕气瓶用的纤维中的应用。本专利技术还提供了一种缠绕气瓶，所述气瓶的缠绕层是利用所述环氧树脂和纤维制成。本专利技术方案具有以下优点：1)本专利技术提供的环氧树脂，具有较低的树脂初始粘度(500-700mPa.s)，并且室温下粘度翻倍时间长，室温适用期达12小时以上(现有技术为2-4小时)。2)本专利技术提供的制备缠绕用的环氧树脂的方法，现有技术的固化反应需要进行12-18小时，而本申请方案仅需2-4小时，有利于所述环氧树脂制备效率的提高。3)本专利技术提供的环氧树脂具有提高的耐热性，玻璃化转变温度Tg在130℃以上，并且还具有韧性高、耐热性好、机械强度高的优点。具体实施方式下面通过实施例进一步说明本专利技术，下述的双酚A型环氧树脂NPEL-128、NPEL-127、NPEL-128R，以及双酚F型环氧树脂NPEF-175、NPEF-170、NPEF-180、NPEF-185均采购自南亚环氧树脂厂。多官能团环氧树脂AG-80、AG-80本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环氧树脂，其特征在于，制成所述环氧树脂的原料包括树脂A和固化剂B，且树脂A与固化剂B的质量比为100:35-50；/n所述树脂A包括，以重量计，40～80份双酚A型环氧树脂，0～45份双酚F型环氧树脂，5～20份多官能团环氧树脂，5～10份环氧树脂稀释剂；/n所述固化剂B包括，以重量计，20～60份环氧固化剂，所述环氧固化剂为胺类固化剂，0～6份的环氧固化促进剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂，其特征在于，制成所述环氧树脂的原料包括树脂A和固化剂B，且树脂A与固化剂B的质量比为100:35-50；
所述树脂A包括，以重量计，40～80份双酚A型环氧树脂，0～45份双酚F型环氧树脂，5～20份多官能团环氧树脂，5～10份环氧树脂稀释剂；
所述固化剂B包括，以重量计，20～60份环氧固化剂，所述环氧固化剂为胺类固化剂，0～6份的环氧固化促进剂。


2.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述多官能团环氧树脂为官能度3-4的多官能团环氧树脂。


3.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述胺类固化剂为脂肪胺、酚醛胺、酚醛酰胺、聚醚胺、双氰胺、脂环胺和芳香胺中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂具有以下特征：环氧值为0.51-0.56，25℃粘度在8000-11000cp。


5.根据权利要求1所述的环氧树脂，其特征在于，所述双酚F环氧树脂具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯云龙，施佳盛，王浩，黄锐，缪鹏程，付建辉，李恒，刘坐镇，
申请(专利权)人：华东理工大学华昌聚合物有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31