本发明专利技术属于环氧树脂技术领域，公开了一种改性活性稀释剂及其制备方法和碳纤维用环氧树脂及其制备方法。所述碳纤维用环氧树脂环氧树脂包括树脂组分A：双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、活性稀释剂、改性活性稀释剂和偶联剂以及固化组分B：聚醚胺、脂环族胺、脂肪族胺和四甲基胍。该碳纤维用环氧树脂25℃下体系粘度为180～250mPas，可操作时间≥200min，可实现放热峰温度为30～35℃，放热峰时间≥510min，拉伸强度为70～80MPa，抗冲击强度为75～85KJ/m2，具有优异的力学性能，实现了碳纤维用环氧树脂具有低粘度、可操作时间长、对碳纤维浸润能力强且具有优异力学性能成一体化的目标。能力强且具有优异力学性能成一体化的目标。能力强且具有优异力学性能成一体化的目标。
【技术实现步骤摘要】
一种改性活性稀释剂及其制备方法和碳纤维用环氧树脂及其制备方法
[0001]本专利技术属于环氧树脂
，具体涉及一种改性活性稀释剂及其制备方法和碳纤维用环氧树脂及其制备方法。
技术介绍
[0002]风电叶片是风力发电机的重要部件之一，起着捕捉风力并传承给发电机组的作用。为了提高发电效率和能源需求，风电叶片已然呈现大型化发展趋势。为了减轻风电叶片重量的同时保证其强度符合要求，目前多采用环氧树脂和碳纤维用于制备风电叶片。其中，环氧树脂在整个叶片材料中占比大，其相关性能决定了风电叶片的质量和使用寿命。
[0003]CN104151780A公开了一种风电叶片用的环氧树脂组合物，包括甲乙两组分，其中，甲组分包括：双酚A型环氧树脂128，45
‑
65％；双酚F型环氧树脂170，5
‑
15％；低粘度双酚A环氧树脂332，15
‑
25％；环氧稀释剂BDGE， 10
‑
20％；乙组分包括：聚醚胺固化剂D230，50
‑
70％；异佛尔酮二胺IPDA， 30
‑
50％。该环氧树脂组合物虽然具有较低粘度(200
‑
300cps)，但是将其用于风力发电机叶片存在可操作时间短、放热峰高、冲击韧性差的问题。
[0004]CN 104448699A公开了一种碳纤维增强专用环氧树脂，包括环氧树脂体系和固化体系，该碳纤维增强专用环氧树脂虽然保持了高力学性能，但是其在 25℃下体系粘度＞746mPas，对碳纤维的浸润欠佳。
[0005]综上分析，亟需开发一种低粘度、可操作时间长、对碳纤维浸润性好且具有优异力学性能的碳纤维用环氧树脂。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术中碳纤维用环氧树脂无法同时兼具低粘度、可操作时间长且具有优异力学性能和浸润性能的问题，而提供一种低粘度、可操作时间长、对碳纤维浸润性好且具有优异力学性能的碳纤维用环氧树脂及其制备方法。
[0007]具体地，本专利技术的第一方面提供了一种改性活性稀释剂，其中，所述改性活性稀释剂具有式(I)所示结构式：
[0008][0009]式(I)中，R为C5‑
C
20
的亚烷基、C6‑
C
20
的亚环烷基或C6‑
C
20
的亚芳基。
[0010]本专利技术的第二方面提供了一种改性活性稀释剂的制备方法，在惰性气体保护下，将式(II)所示的双酚基单体和式(III)所示的双官能度环氧单体在碱性催化剂的存在下进行加成反应；
[0011][0012]式(III)中，R为C5‑
C
20
的亚烷基或C6‑
C
20
的亚芳基。
[0013]在一种优选的实施方式中，所述加成反应的条件包括反应温度为 150～180℃，反应时间为2～5h。
[0014]本专利技术的第三方面提供了一种碳纤维用环氧树脂，包括树脂组分A和固化组分B，其中，按重量份计，
[0015]所述树脂组分A包括：60～90份双酚A环氧树脂、2～20份双酚F环氧树脂、1～15份活性稀释剂、1～20份上述改性活性稀释剂以及0.1～1份偶联剂；
[0016]所述固化组分B包括：60～90份聚醚胺、10～40份脂环族胺、1～5份脂肪族胺以及1～10份四甲基胍。
[0017]在一种优选的实施方式中，所述活性稀释剂为单官能度活性稀释剂和/或双官能度活性稀释剂。
[0018]在一种优选的实施方式中，所述单官能度活性稀释剂为邻甲苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚和 C
10
‑
C
14
的烷基缩水甘油醚中的至少一种。
[0019]在一种优选的实施方式中，所述双官能度活性稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种。
[0020]在一种优选的实施方式中，所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ
‑
巯丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)
‑
丙基三甲氧基硅烷、3
‑
缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和双(γ
‑
三乙氧基硅丙基)
‑
四硫化物中的至少一种。
[0021]在一种优选的实施方式中，所述聚醚胺为聚醚胺D230、聚醚胺D400和聚醚胺T403中的至少一种。
[0022]在一种优选的实施方式中，所述脂环族胺为甲基环戊二胺、孟烷二胺、异佛尔酮二胺、4,4
‑
二氨基二环已基甲烷、N
‑
氨乙基哌嗪、3,3
‑
二甲基
‑
4,4
‑
二氨基二环已基甲烷和1,3
‑
环己二甲胺中的至少一种。
[0023]在一种优选的实施方式中，所述脂肪族胺为乙二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺和十二亚甲基二胺中的至少一种。
[0024]本专利技术的第四方面提供了一种碳纤维用环氧树脂的制备方法，其中，该方法包括以下步骤：
[0025]S1、将双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、活性稀释剂、改性活性稀释剂和偶联剂按照重量份加入到真空混合罐中于加热条件下进行混合搅拌均匀后并恢复常温常压，得到组分A；
[0026]S2、将聚醚胺、脂环族胺、脂肪族胺和四甲基胍按照重量份加入到混合罐中进行混合搅拌均匀，得到组分B。
[0027]在一种优选的实施方式中，步骤S1中，所述混合搅拌均匀的条件包括：加热并控制
温度为50～60℃，真空度为≤
‑
0.09MPa，搅拌转速为30～40rpm且搅拌时间为1～2h。
[0028]在一种优选的实施方式中，步骤S2中，所述混合搅拌均匀的条件包括：在常温常压下，控制搅拌转速为30～40rpm且搅拌时间为0.5～1h。
[0029]本专利技术具有以下技术效果：
[0030]本专利技术的关键在于通过对双官能度环氧单体进行改性得到了改性活性稀释剂，该分子中存在长链烷基、羟基和醚键，能够有效改善环氧树脂的初始粘度和流动性，从而提高了对碳纤维的渗透性和浸润性，进一步，增强了与碳纤维之间的粘合力，提高了碳纤维材料的强度和韧性；同时因对活性稀释剂改性，提前释放了体系的部分活化能，可降低反应的放热峰。经过改性活性稀释剂和其他树脂组分以及固化组分的协同作用，25℃下体系粘度为180～250mPas，可操作时间≥200min，可实现放热峰温度为30～35℃，放热峰时间≥510min，拉伸强度为70～80MPa，抗冲击强度为75～85KJ本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种改性活性稀释剂，其特征在于，所述改性活性稀释剂具有式(I)所示结构式：式(I)中，R为C5‑
C
20
的亚烷基、C6‑
C
20
的亚环烷基或C6‑
C
20
的亚芳基。2.权利要求1所述的改性活性稀释剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在惰性气体保护下，将式(II)所示的双酚基单体和式(III)所示的双官能度环氧单体在碱性催化剂的存在下进行加成反应；式(III)中，R为C5‑
C
20
的亚烷基、C6‑
C
20
的亚环烷基或C6‑
C
20
的亚芳基。3.根据权利要求2所述的改性活性稀释剂的制备方法，其特征在于，所述加成反应的条件包括反应温度为150～180℃，反应时间为2～5h。4.一种碳纤维用环氧树脂，其特征在于，包括树脂组分A和固化组分B，其中，按重量份计，所述树脂组分A包括：60～90份双酚A环氧树脂、2～20份双酚F环氧树脂、1～15份活性稀释剂、1～20份权利要求1所述的改性活性稀释剂以及0.1～1份偶联剂；所述固化组分B包括：60～90份聚醚胺、10～40份脂环族胺、1～5份脂肪族胺以及1～10份四甲基胍。5.根据权利要求4所述的碳纤维用环氧树脂，其特征在于，所述活性稀释剂为单官能度活性稀释剂和/或双官能度活性稀释剂；所述单官能度活性稀释剂为邻甲苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚和C
10
‑
C
14
的烷基缩水甘油醚中的至少一种；所述双官能度活性稀释剂为乙二醇二缩水甘油醚、丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、己二醇二缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚中的至少一种。6.根据权利要求4所述的碳纤维用环氧树脂，其特征在于，所述偶联剂为甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：张婷，叶锦春，付志伟，
申请(专利权)人：厦门市宜帆达新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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