【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环氧树脂，具体涉及一种适用于hp-rtm工艺的环氧树脂组合物及其制备方法和应用。
技术介绍
1、环氧树脂固化物具有优异的粘附力和力学性能，且固化收缩率低，耐化学品腐蚀，因此被广泛应用于胶粘剂、涂料、复合材料等领域。但由于环氧树脂易燃烧，其应用受到限制，通过对其进行阻燃改性，可以显著改善其阻燃性，扩大其应用范围。
2、目前，对环氧树脂进行阻燃改性最为有性价比的方式之一就是在环氧树脂体系中添加氢氧化铝、聚磷酸铵等固体填料类阻燃剂，但这类阻燃剂的加入会降低体系的交联密度，导致制品力学性能下降；同时由于此类阻燃剂为无机固体，不能溶解在体系内，不仅会造成存储易沉降的问题，而且因为添加填料引起粘度增大，树脂与固化剂无法瞬间混合均匀，因此无法满足真空罐注、rtm(resin transfer molding树脂传递模塑)等复合材料成型工艺；另外，聚合磷酸酯类等在常温下为液体的有机磷阻燃剂，虽然具有和环氧树脂的相溶性，但由于其易吸水，易水解，又具有可塑性，不仅会导致体系不耐湿热老化，同时在吸水，水解及可塑作用后，耐热性、玻璃化转变温度(tg)以及阻燃性能等严重下降，无法达到使用要求。
3、有研究学者研究发现，合理地选择反应型阻燃剂与添加型阻燃剂搭配则可以有效解决上述问题；反应型阻燃剂如溴化环氧树脂，可以很好的与环氧树脂体系相容，且能够参与到环氧树脂的交联反应中，可以有效减少阻燃剂对固化物性能的影响；添加型阻燃剂可以选择熔点大于90℃的材料，如聚磷腈等，此类材料由于熔点较高，耐水性及耐温性都更好，可以避免阻燃
4、进一步而言，通过将环氧树脂与玻璃纤维、碳纤维等结合形成复合材料，其制品不仅兼具环氧树脂与纤维材料的特性，性能媲美金属材料，而且可以大幅减轻制品重量，因此被广泛应用于汽车、飞机、轮船、风力发电叶片等产品中。目前环氧树脂复合材料主要采用真空灌注、手糊、模压、拉挤、缠绕等工艺制成，但这些工艺制程各有优缺点，虽然拉挤和缠绕工艺可以提高生产速度，但是仅限于制造平板，长条等形状单一的器件，至于形状复杂，具有弯曲的零配件，则必须使用手糊，模压等工艺，这些工艺的周期通常以小时计，且其制品质量稳定性不佳。同时由于复合材料中存在树脂与纤维的两相界面，如若树脂与纤维浸润性不佳，结合力不够，亦或是体系中存在气泡，或是发生相分离，不仅会大幅影响复合材料的力学强度，耐热性，阻燃性等性能，还会导致复合材料耐湿热老化性能下降，严重的降低了产品的安全性，舒适性以及影响其使用寿命。
5、进一步而言，过对环氧树脂配方进行合理搭配，如选择更耐湿热的树脂、固化剂、阻燃剂等材料，添加各类助剂等，可以有效提高树脂与纤维的两相结合力，减少体系气泡的产生，更快的消泡，减缓或阻止材料的水解。通过采用hp-rtm(high pressure resintransfer molding高压树脂传递模塑)或wcm(wet compression molding湿法模压)等自动化程度高的复合材料成型工艺，可以大幅缩短复合材料的生产工艺周期，还可以保证产品质量稳定性；此类工艺通过高压将树脂与固化剂瞬间均匀混合后，随即注入铺有纤维体系的模具内，模具温度在100～150℃，固化时间10～1分钟即可得到产品，不仅可以提高复合材料的纤维体积含量，从而提高复合材料的力学强度，同时由于树脂的浸渍压力较高，可以保证树脂快速浸润纤维，且能够更好的排出气泡，保证树脂与纤维的结合力，从而提高复合材料的安全性和使用寿命。
6、随着社会对环保的重视，电动汽车得到高度重视，发展迅速，但囿于当前电池技术，电动汽车的续航里程是其一大痛点。在高性能电池技术获得重大突破前，轻量化是提高电动汽车续航里程最便捷、最有效的途径。目前所使用的锂电池，因为正极和负极之间的隔板如果长时间受热或是受到冲击损坏时，正负极的电解液混合产生化学反应而急速发热，容易造成火灾，所以为了加强对电池的保护和提高电动车的安全性，对于电池壳的复合材料赋予高度的韧性和抗弯强度及耐湿热老化性和阻燃性是刻不容缓的课题。
7、因此，为了解决上述问题，急需开发一种具有优异阻燃性，且适用于hp-rtm成型工艺的环氧树脂组合物。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种适用于hp-rtm成型工艺的环氧树脂组合物及其制备方法和应用，所述环氧树脂组合物能够在100～150℃内快速固化，适用于hp-rtm成型工艺，搭配纤维织物制成的复合材料具有优异的阻燃性能、耐湿热老化性能和力学性能，可用于制作理想的电池壳、电动汽车车体零配件以及可轨道交通车辆车身材料。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，一种适用于hp-rtm成型工艺的环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物按照重量份包括如下组分：
4、
5、
6、所述环氧树脂包括双酚a环氧树脂、酚醛环氧树脂和改性环氧树脂的组合。
7、本专利技术的专利技术人经过不断的实验和调配后提供了本专利技术提供的环氧树脂组合物的配方，通过将环氧树脂、阻燃剂、固化促进剂和助剂在特定用量内进行搭配，并采用三种类型的环氧树脂进行搭配，使得到的环氧树脂组合物能够在100～150℃的温度下快速成型，适用于hp-rtm成型工艺，且成型后的固化物具有优异的阻燃性能、耐湿热性能和力学性能，搭配纤维进一步制成的复合材料中具有较高的纤维体积含量，可用于制作理想的电池壳、电动汽车车体零配件，轨道交通车辆车身材料等，不仅可以有效减轻车体重量，而且可以保证产品质量及安全性和使用寿命，还可以大幅缩短其生产周期，提高生产效率。
8、其中，所述环氧树脂可以为52重量份、54重量份、56重量份、58重量份、60重量份、62重量份、64重量份、66重量份或68重量份等。
9、所述阻燃剂可以为21重量份、22重量份、23重量份、24重量份、25重量份、26重量份、27重量份、28重量份或29重量份等。
10、所述固化促进剂可以为10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份或13.5重量份等。
11、所述助剂可以为0.7重量份、0.9重量份、1.1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.7重量份或1.9重量份等。
12、优选地，所述双酚a环氧树脂、酚醛环氧树脂和改性环氧树脂的质量比为(10～15):(70～80):(10～15)，例如11:78:11、12:76:12、13:74:13或14:72:14等。
13、优选地，所述双酚a环氧树脂的环氧当量为170～200g/eq，例如175g/eq、180g/eq、185g/eq、190g/eq或195g/eq等。
14、优选地，所述酚醛环氧树脂的环氧当量为160～190g/eq，例如165g/eq、170g/eq、175g/eq、180g/eq或185g/eq等。
15、优选地，所述改性环本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于HP-RTM成型工艺的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物按照重量份包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述酚醛环氧树脂、双酚A环氧树脂和改性环氧树脂的质量比为(10～15):(70～80):(10～15)；优选地，所述双酚A环氧树脂的环氧当量为170～200 g/eq；优选地，所述酚醛环氧树脂的环氧当量为160～190 g/eq；优选地，所述改性环氧树脂包括异氰酸酯改性环氧树脂和/或有机硅改性环氧树脂。
3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述阻燃剂包括反应型阻燃剂和/或添加型阻燃剂，优选为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂的组合；
4.根据权利要求1～3任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化促进剂包括胺类固化剂和促进剂的组合；
5.根据权利要求1～4任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述助剂包括3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、聚硅氧烷或氟接枝改性硅氧烷中的任意一种
6.一种如权利要求1～5任一项所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将环氧树脂、阻燃剂和助剂进行混合，得到混合物A，将固化促进剂作为混合物B，将所述混合物A和混合物B分开存储，并使用时进行混合。
7.一种复合材料，其特征在于，所述复合材料采用如权利要求1～5任一项所述的环氧树脂组合物和纤维通过HP-RTM成型工艺制备得到。
8.根据权利要求7所述的复合材料，其特征在于，所述纤维包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或芳纶纤维中的任意一种或至少两种的组合。
9.一种如权利要求7或8所述复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：采用如权利要求1～5任一项所述的环氧树脂组合物将纤维浸润，经HP-RTM工艺成型， 得到所述复合材料。
10.一种如权利要求7或8所述的复合材料在制备电池外壳或车体零部件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于hp-rtm成型工艺的环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂组合物按照重量份包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述酚醛环氧树脂、双酚a环氧树脂和改性环氧树脂的质量比为(10～15):(70～80):(10～15)；优选地，所述双酚a环氧树脂的环氧当量为170～200 g/eq；优选地，所述酚醛环氧树脂的环氧当量为160～190 g/eq；优选地，所述改性环氧树脂包括异氰酸酯改性环氧树脂和/或有机硅改性环氧树脂。
3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述阻燃剂包括反应型阻燃剂和/或添加型阻燃剂，优选为反应型阻燃剂和添加型阻燃剂的组合；
4.根据权利要求1～3任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化促进剂包括胺类固化剂和促进剂的组合；
5.根据权利要求1～4任一项所述的环氧树脂组合物，其特征在于，所述助剂包括3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-环氧基环己基)乙基三甲...
【专利技术属性】
技术研发人员：金威，
申请(专利权)人：惠柏新材料科技上海股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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