一种用于风力发电叶片结构胶的改性环氧树脂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于风力发电叶片结构胶的改性环氧树脂，其原料包含以下组分：环氧树脂Ｅ－４４，１０ｗｔ％～５０ｗｔ％；环氧树脂Ｅ－５１，１０ｗｔ％～５０ｗｔ％；环氧树脂Ｅ－２０，５ｗｔ％～１５ｗｔ％；环氧树脂８３０，１０ｗｔ％～５０ｗｔ％；异辛酸盐，０．１ｗｔ％～１ｗｔ％；ＰＵ预聚体，１０ｗｔ％～３０ｗｔ％；锡类催化剂，０．１ｗｔ％～１ｗｔ％；端胺基硅树脂１０００，５ｗｔ％～２０ｗｔ％；ＳＰ树脂，１ｗｔ％～１０ｗｔ％；四官能环氧树脂，１ｗｔ％～５ｗｔ％。与改性前对比，本发明专利技术改性环氧树脂的固化物在性能上有显著提高，断裂强度提高４０％～６０％，剪切强度提高４０％～８０％，冲击韧性提高１５０％～２００％。该改性环氧树脂固化物还具有卓越的剪切疲劳性能和弯曲疲劳性能：在剪切负载５０％下循环１０↑［７］次（每小时１０万次），其剪切疲劳强度保持率大于９０％；在弯曲幅度±１０％的情况下循环１０↑［７］次（每分钟１２０次），其本体弯曲疲劳强度保持率大于９０％。本发明专利技术特别适用于１．５兆瓦以上风力发电叶片阴、阳模的合模粘接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于风力发电叶片结构胶的改性环氧树脂及其制备方法。
技术介绍
风力发电是一种天然的、清洁的可再生能源。目前，风力发电技术成 本越来越低，在欧洲已开始全面替代煤电，在西班牙、丹麦等国，甚至已经逼近水电的市场份额。随着1.5兆瓦37.5米以上叶片的出现，风电技术 迅速进入大规模商业化阶段，成为可再生能源中增长最快的领域之一。风 力发电装置最核心的部分之一是转动叶片，属玻璃纤维或碳纤维增强环氧 树脂复合材料，主要结构是由阴、阳各半个叶片粘接而成，粘接的关键技 术在于所用的改性环氧树脂所配制的结构胶。我国属后起之秀，风能市场 巨大，发展非常快；但至今，我国在传统基础上改性的环氧树脂配制的结 构胶均达不到37.5米以上叶片的实际要求，主要存在断裂强度及伸长率低、 韧性差、耐疲劳性能差等问题，其结果是叶片运转过程中易形成开裂，使 用寿命大大縮短。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于风力发电叶片结构胶的改性环氧树脂及其制备方法，以克服传统结构胶的缺点，为我国风力发电叶片企业提供一种具有高强度、高韧性、耐疲劳的环氧树脂结构胶。 为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案来实现一种用于风力发电叶片结构胶的改性环氧树脂，其原料包含,下组分 环氧树脂E-44 10wt% 5 0wt%环氧树脂E-51 10wt% 50wt%环氧树脂E-20环氧树脂830 异辛酸盐 PU预聚体 锡类催化剂 端胺基硅树脂l( SP树脂四官能环氧树脂5wt% 15wt%lwt%~10wt%10wt% 50wt%0.1wt% lwt%0.1wt% lwt%lwt% 5wt%10wt%~30wt%5wt%~20wt%所述环氧树脂E-51、 E-44、 E-20为双酚A型环氧树脂。 所述环氧树脂830为双酚F型环氧树脂。所述异辛酸盐为异辛酸锌、异辛酸钒、异辛酸铅中的一种或多种。 所述PU预聚体为分子量2000-3000的二官能度预聚体。 所述锡类催化剂为辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡中的一种或两种。 所述端胺基硅树脂1000为含端胺基且分子量为500-1500的硅树脂。 所述SP树脂为含羟基的线型酚醛树脂，其分子量为800-1400。 所述四官能环氧树脂为AG80。 所述改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤1) PU的制备将MDI-50投入反应釜，控温在4(TC 7(TC，加入聚醚 2000，加毕，控温在50。C 12(TC，反应2 3小时，制得NCO-R-NCO的PU 预聚体，充氮气保护以备用；2) SP的制备向反应釜中加入苯酚、甲醛、氧化锌，控温在 90。C 120。C，反应7 8小时，接着控温在60C 9(TC，在60-80mmHg真空 气压下抽真空脱水2 6小时，然后加入A3分子筛，控温6(TC 9(TC，搅拌 2小时，冷却至室温，备用；3)改性的环氧树脂的制备向.反应釜中加入双酚A型环氧树脂E-51、 E-44、 E-20和双酚F型环氧树脂830的混合物，控温在50°C~120°C，加入 异辛酸盐，搅拌30 60分钟后，逐步加入上述PU预聚体，控温在 50°C~120°C，反应2 4小时；重新控温在8(TC 15(TC，加入锡类催化剂，530 60分钟后，加入SP树脂继续反应2 3小时；接着加入含端胺基硅树脂1000，反应2-3小时，直至-NCO基团反应完全；然后控温在50。C 7(TC， 加入四官能环氧树脂AG80搅拌2小时，降温冷却，得到本专利技术的改性环 氧树脂。所述的改性环氧树脂，采用固化剂聚醚胺230作固化剂，得到性能非常优异的结构体系，应用于风力发电叶片阴、阳模的合模粘接。本专利技术的改性环氧树脂在室温下黏度为1000 50000cps，它含有参与 环氧固化体系的活性基团。采用含NCO-R-NCO的PU预聚体与含端-NH2 的硅树脂、含-OH环氧树脂及含酚-OH的酚醛树脂反应，使改性后的环氧 树脂形成网状结构，该网状结构富有橡胶的弹韧性，可在环氧树脂固化物 中形成海岛结构；含酚-OH的酚醛树脂的接枝保证了体系的热稳定性和刚 性；含端-NH2的硅树脂给网状结构中带来烷氧基甲硅烷基团，形成Si-O-Si 键，赋予体系耐侯、耐水、耐老化和耐久的优良性能。改性后树脂的结构 不仅能保证疲劳稳定性，而且能保证对玻璃钢材料的粘接强度的稳定性及 抗剥离、防震动等性能。采用本专利技术的改性环氧树脂结构胶，其断裂强度提高40% 60%，剪切 强度提高40%~80%，冲击韧性提高150%~200%。该改性环氧树脂固化物 还具有卓越的剪切疲劳性能和弯曲疲劳性能在剪切负载50%下循环107 次(每小时10万次)，其剪切疲劳强度保持率大于90%;在弯曲幅度士10% 的情况下循环107次(每分钟120次)，其本体弯曲疲劳强度保持率大于90%。 本专利技术特别适用于1.5兆瓦以上风力发电叶片阴、阳模的合模粘接。具体实施例方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白 了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。实施例1PU的制备向反应釜中加入26份MDI-50控温在40°C 70°C，加入100份聚醚2000，控温在50°C 120°C，反应2 3小时，制得NCO-R-NCO的PU预聚体，充氮气保护，备用。实施例2SP的制备向反应釜中加入28.2Kg苯酚、18.2Kg甲醛、295克氧化锌，控温在 卯。C 120。C，反应7 8小时，控温在60。C 90。C，在60-80mmHg真空压下， 抽真空脱水2 6小时，加入3.5KgA3分子筛，控温6(TC 卯'C，搅拌2小 时，冷却至室温，备用。实施例3改性环氧树脂的合成向反应釜中加入双酚A型环氧树脂20wt。/。的E-51、 25wt。/。的E-44、 5wt。/。的E-20、 20wt。/。的双酚F型环氧树脂830的混合物，控温在 50°C 120°C，加入催化剂0.5wt。/。异辛酸锌和0.5wt。/。异辛酸钒，搅拌30~60 分钟，逐步加入自制的NCO-R-NCO的PU预聚体，控温在50°C 120°C， 反应2 4小时，继续控温在80°C 150°C，加入催化剂0.1wt。/。亚辛酸锡和 0.1wt。/。二丁基二月桂酸锡，30 60分钟后，加入2.8%的SP树脂继续反应 2~3小时，再继续加入含端胺基硅树脂1000 ，反应2-3小时，直至-NCO基 团反应完全，控温在50°C 70°C，加入四官能环氧树脂1.0wtM的AG80搅 拌2小时，降温冷却后，得到本专利技术的改性环氧树脂。上述制得的改性环氧树脂，其原料各组份的重量百分含量如下<table>table see original document page 7</column></row><table>二丁基二月桂酸锡 0.1%端胺基硅树脂1000 10% SP树脂 2.8% 四官能环氧 1.0%实施例4将上述实施例3制得的改性环氧树脂，采用固化剂聚醚胺230进行固 化，得到性能非常优异的结构体系，以下分别为改性前后的力学性能及疲 劳性能对比结果。表一 力学性能对比<table>table see original document page 8</col本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于风电叶片结构胶的改性环氧树脂，其特征在于其原料包含以下组分：　环氧树脂Ｅ－４４　１０ｗｔ％～５０ｗｔ％　环氧树脂Ｅ－５１　１０ｗｔ％～５０ｗｔ％　环氧树脂Ｅ－２０　５ｗｔ％～１５ｗｔ％　环氧树脂８３０　 　１０ｗｔ％～５０ｗｔ％　异辛酸盐　０．１ｗｔ％～１ｗｔ％　ＰＵ预聚体　１０ｗｔ％～３０ｗｔ％　锡类催化剂　０．１ｗｔ％～１ｗｔ％　端胺基硅树脂１０００　５ｗｔ％～２０ｗｔ％　ＳＰ树脂　１ｗｔ％～１０ ｗｔ％　四官能环氧树脂　１ｗｔ％～５ｗｔ％。

【技术特征摘要】
1.一种用于风电叶片结构胶的改性环氧树脂，其特征在于其原料包含以下组分环氧树脂E-44 10wt％～50wt％环氧树脂E-51 10wt％～50wt％环氧树脂E-20 5wt％～15wt％环氧树脂830 10wt％～50wt％异辛酸盐 0.1wt％～1wt％PU预聚体 10wt％～30wt％锡类催化剂0.1wt％～1wt％端胺基硅树脂1000 5wt％～20wt％SP树脂1wt％～10wt％四官能环氧树脂1wt％～5wt％。2. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的环氧树脂 E-51、 E-44、 E-20为双酚A型环氧树脂。3. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的环氧树脂 830为双酚F型环氧树脂。4. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的异辛酸盐 为异辛酸锌、异辛酸钒、异辛酸铅的一种或多种。5. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的PU预聚 体为分子量为2000-3000的二官能度预聚体。6. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的锡类催化 剂为辛酸亚锡、二丁基二月桂酸锡的一种或两种。7. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的端胺基硅 树脂1000为含端胺基且分子量为500-1500的硅树脂。8. 根据权利要求1所述的改性环氧树脂，其特征在于，所述的SP树脂 为含羟基的线型酚醛树脂，其分子量为800-1400。9. 根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚其胜，陆企亭，侯一斌，顾明泉，
申请(专利权)人：上海康达化工有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]