一種高韌性改性環(huán)氧樹脂及基于該樹脂的玻纖增強板材的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于復合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高韌性改性雙酚A環(huán)氧樹脂及基于該樹脂制備的改性雙酸A環(huán)氧樹脂/玻璃纖維增強板材。
【背景技術(shù)】
[0002]雙酚A環(huán)氧樹脂具有良好的物理機械性能、耐化學藥品性、電氣絕緣性能，常被用作高性能復合材料的基體樹脂。由于雙酚A環(huán)氧樹脂韌性差，且其在室溫粘度較大，工藝性不佳，限制了其應(yīng)用。
[0003]本發(fā)明采用I，4_丁二醇雙縮水甘油醚稀釋環(huán)氧樹脂，改善整個樹脂固化體系工藝性，并提尚了環(huán)氧樹脂的初性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種易于加工的高韌性改性環(huán)氧樹脂，以及基于該樹脂采用真空灌裝工藝制備的玻璃纖維增強板材及其制備方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0006]提供一種高韌性改性環(huán)氧樹脂，它由改性環(huán)氧樹脂膠液固化得到，所述改性環(huán)氧樹脂膠液原料由環(huán)氧樹脂、I，4_丁二醇二縮水甘油醚、丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺、低分子量聚酰胺組成。
[0007]按上述方案，所述環(huán)氧樹脂型號為E-51;所述低分子量聚酰胺數(shù)均分子量為1000-1500，CAS 號為 70024-79-2。
[0008]按上述方案，所述環(huán)氧樹脂、I，4_丁二醇二縮水甘油醚、丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺摩爾比為3:15:15:10?3:15:15:13，所述環(huán)氧樹脂與低分子量聚酰胺質(zhì)量比為10:1。
[0009]按上述方案，所述固化的條件為:在60°C溫度下保溫6h進行初步固化，然后在80°C溫度下保溫2h進行后固化。
[0010]按上述方案，所述樹脂彎曲強度為520-565MPa，拉伸強度為480-543MPa，沖擊韌性為140-156kJ/m2。
[0011]本發(fā)明還提供根據(jù)上述高韌性改性環(huán)氧樹脂得到的玻纖增強板材，它以高韌性改性環(huán)氧樹脂為基體，以玻璃纖維布為增強材料，采用真空輔助成型工藝制備得到。
[0012]上述玻纖增強板材的制備方法包括以下步驟:
[0013]I)制備改性環(huán)氧樹脂膠液:將環(huán)氧樹脂和I，4_丁二醇二縮水甘油醚按比例混合并充分攪拌，得到基礎(chǔ)樹脂;將丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺和低分子量聚酰胺按比例混合并充分攪拌得到固化劑;然后將所述固化劑加入到基礎(chǔ)樹脂中，充分攪拌并進行真空脫泡處理得到改性環(huán)氧樹脂膠液；
[0014]2)制備玻璃纖維增強板材:將玻璃纖維布剪裁好后疊放形成多層玻璃纖維布，再將多層玻璃纖維布置于真空輔助成型裝置的模具中，然后對真空輔助成型裝置抽真空，隨后在25-30°C、真空狀態(tài)下向真空輔助成型裝置內(nèi)注入步驟I)所得改性環(huán)氧樹脂膠液，使其浸漬多層玻璃纖維布，最后在真空狀態(tài)下固化得到玻璃纖維增強板材。
[0015]優(yōu)選的是，所述多層玻璃纖維布為10-12層。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明針對雙酚A環(huán)氧樹脂韌性較差、加工性能較差的缺點，加入I，4_丁二醇二縮水甘油醚對其進行改性，配制的樹脂體系具有優(yōu)異的工藝性能，可用真空灌注工藝進行加工，而且制備的高韌性改性環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的力學性能，滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求。另外，以該改性環(huán)氧樹脂為基體，以玻璃纖維布為增強材料，選用合適固化劑，采用真空灌注工藝制成綜合性能優(yōu)良的復合增強板材，可用于風力發(fā)電、航空航天等領(lǐng)域。
【具體實施方式】
[0017]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0018]實施例1
[0019]制備高韌性改性環(huán)氧樹脂:將375g環(huán)氧樹脂(0.056mol)與56.6gl，4-丁二醇二縮水甘油醚(0.28mol)混合，用電動攪拌器攪拌5min，得到基礎(chǔ)樹脂；將23.8g 丁內(nèi)酰胺(0.28mol)、27.8?35.4g三乙烯四胺(0.19?0.24mol)、37.5g低分子量聚酰胺混合在一起，用電動攪拌器攪拌5min，得到固化劑;然后將所述固化劑加入到基礎(chǔ)樹脂中，充分攪拌并進行真空脫泡處理得到改性環(huán)氧樹脂膠液，常溫粘度為120mPa.s左右;將所得改性環(huán)氧樹脂膠液在60°C溫度下保溫6h進行初步固化，然后在80°C溫度下保溫2h進行后固化得到高韌性改性環(huán)氧樹脂。
[0020]實施例2
[0021 ]制備玻璃纖維增強板材，步驟如下:
[0022]I)制備改性環(huán)氧樹脂膠液:將375g環(huán)氧樹脂(0.056mol)與56.6gl，4-丁二醇二縮水甘油醚(0.28mol)混合，用電動攪拌器攪拌5min，得到基礎(chǔ)樹脂；將23.8g 丁內(nèi)酰胺(0.28mol)、27.8g三乙烯四胺(0.19mol)、37.5g低分子量聚酰胺混合在一起，用電動攪拌器攪拌5min，得到固化劑;然后將所述固化劑加入到基礎(chǔ)樹脂中，充分攪拌并進行真空脫泡處理得到改性環(huán)氧樹脂膠液，常溫粘度為120mPa.s;
[0023]2)制備玻璃纖維增強板材:將玻璃纖維布剪裁成大小為300mm X 300mm大小，疊放形成10層玻璃纖維布，烘干備用。在真空輔助成型裝置的模具中依次鋪放脫模布、10層玻璃纖維布、脫模布、導流網(wǎng)、隔離膜，放置好注膠管道和抽氣管道之后進行封裝，之后對整個裝置進行抽真空，使真空度達到-0.1MPa，并保持15min，隨后在25?30°C下打開樹脂管、真空狀態(tài)下通過注膠管道向真空輔助成型裝置內(nèi)注入步驟I)所得改性環(huán)氧樹脂膠液，使其浸漬多層玻璃纖維布，待樹脂浸漬完全后，停止注入樹脂，保持真空，直到樹脂凝膠固化，固化工藝為在60°C溫度下保溫6h進行初步固化，將試驗臺調(diào)節(jié)控制在80°C溫度下，保持2h進行后固化，固化后得到玻璃纖維增強板材。
[0024]經(jīng)測試，本實施例所得玻璃纖維增強板材彎曲強度為520MPa，拉伸強度為480MPa，沖擊韌性強度為140kJ/m2。
[0025]實施例3
[0026]制備玻璃纖維增強板材，步驟如下:
[0027]I)制備改性環(huán)氧樹脂膠液:將375g環(huán)氧樹脂(0.056mol)與56.6gl，4-丁二醇二縮水甘油醚(0.28mol)混合，用電動攪拌器攪拌5min，得到基礎(chǔ)樹脂；將23.8g 丁內(nèi)酰胺(0.2811101)、32.88三乙烯四胺(0.22411101)、378低分子量聚酰胺混合在一起，用電動攪拌器攪拌5min，得到固化劑;然后將所述固化劑加入到基礎(chǔ)樹脂中，充分攪拌并進行真空脫泡處理得到改性環(huán)氧樹脂膠液，常溫粘度為120mPa.s;
[0028]2)制備玻璃纖維增強板材:將玻璃纖維布剪裁成大小為300mm X 300mm大小，疊放形成10層玻璃纖維布，烘干備用。在真空輔助成型裝置的模具中依次鋪放脫模布、10層玻璃纖維布、脫模布、導流網(wǎng)、隔離膜，放置好注膠管道和抽氣管道之后進行封裝，之后對整個裝置進行抽真空，使真空度達到-0.110^，并保持1511^11，隨后在25?30°(:、真空狀態(tài)下通過注膠管道向真空輔助成型裝置內(nèi)注入步驟I)所得改性環(huán)氧樹脂膠液，使其浸漬多層玻璃纖維布，待樹脂浸漬完全后，停止注入樹脂，保持真空，直到樹脂凝膠固化，固化工藝為在60°C溫度下保溫6h進行初步固化，將試驗臺調(diào)節(jié)控制在80°C溫度下，保持2h進行后固化，固化后得到玻璃纖維增強板材。
[0029]經(jīng)測試，本實施例所得玻璃纖維增強板材彎曲強度為550MPa，拉伸強度為510MPa，沖擊韌性強度為147kJ/m2。
[0030]實施例4
[0031 ]制備玻璃纖維增強板材，步驟如下:
[0032]I)制備改性環(huán)氧樹脂膠液:將375g環(huán)氧樹脂(0.056mol)與56.6gl，4-丁二醇二縮水甘油醚(0.28mol)混合，用電動攪拌器攪拌5min，得到基礎(chǔ)樹脂；將23.8g 丁內(nèi)酰胺(0.28mol)、35.4g三乙烯四胺(0.24mol)、37g低分子量聚酰胺混合在一起，用電動攪拌器攪拌5min，得到固化劑;然后將所述固化劑加入到基礎(chǔ)樹脂中，充分攪拌并進行真空脫泡處理得到改性環(huán)氧樹脂膠液，常溫粘度為120mpa.s;
[0033]2)制備玻璃纖維增強板材:將玻璃纖維布剪裁成大小為300mm X 300mm大小，疊放形成10層玻璃纖維布，烘干備用。在真空輔助成型裝置的模具中依次鋪放脫模布、10層玻璃纖維布、脫模布、導流網(wǎng)、隔離膜，放置好注膠管道和抽氣管道之后進行封裝，之后對整個裝置進行抽真空，使真空度達到-0.110^，并保持15!^11，隨后在45°(:、真空狀態(tài)下通過注膠管道向真空輔助成型裝置內(nèi)注入步驟I)所得改性環(huán)氧樹脂膠液，使其浸漬多層玻璃纖維布，待樹脂浸漬完全后，停止注入樹脂，保持真空，直到樹脂凝膠固化，固化工藝為在60°C溫度下保溫6h進行初步固化，將試驗臺調(diào)節(jié)控制在80°C溫度下，保持2h進行后固化，固化后得到玻璃纖維增強板材。
[0034]經(jīng)測試，本實施例所得玻璃纖維增強板材彎曲強度為565MPa，拉伸強度為543MPa，沖擊韌性強度為156kJ/m2。
【主權(quán)項】
1.一種高韌性改性環(huán)氧樹脂，其特征在于，它由改性環(huán)氧樹脂膠液固化得到，所述改性環(huán)氧樹脂膠液原料由環(huán)氧樹脂、I，4_丁二醇二縮水甘油醚、丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺、低分子量聚酰胺組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性改性環(huán)氧樹脂，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂型號為E-51;所述低分子量聚酰胺數(shù)均分子量為1000-1500，CAS號為70024-79-2。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性改性環(huán)氧樹脂，其特征在于:所述環(huán)氧樹脂、I，4_丁二醇二縮水甘油醚、丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺摩爾比為3:15:15:10?3:15:15:13，所述環(huán)氧樹脂與低分子量聚酰胺質(zhì)量比為10:1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性改性環(huán)氧樹脂，其特征在于所述固化的條件為:在60°C溫度下保溫6h進行初步固化，然后在80°C溫度下保溫2h進行后固化。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高韌性改性環(huán)氧樹脂，其特征在于:其彎曲強度為520-565MPa，拉伸強度為480_543MPa，沖擊韌性為 140-156kJ/m2。6.—種根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述高韌性改性環(huán)氧樹脂得到的玻纖增強板材，其特征在于，它以高韌性改性環(huán)氧樹脂為基體，以玻璃纖維布為增強材料，采用真空輔助成型工藝制備得到。7.—種權(quán)利要求6所述的玻纖增強板材的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)制備改性環(huán)氧樹脂膠液:將環(huán)氧樹脂和I，4-丁二醇二縮水甘油醚按比例混合并充分攪拌，得到基礎(chǔ)樹脂;將丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺和低分子量聚酰胺按比例混合并充分攪拌得到固化劑;然后將所述固化劑加入到基礎(chǔ)樹脂中，充分攪拌并進行真空脫泡處理得到改性環(huán)氧樹脂膠液； 2)制備玻璃纖維增強板材:將玻璃纖維布剪裁好后疊放形成多層玻璃纖維布，再將多層玻璃纖維布置于真空輔助成型裝置的模具中，然后對真空輔助成型裝置抽真空，隨后在25-30°C、真空狀態(tài)下向真空輔助成型裝置內(nèi)注入步驟I)所得改性環(huán)氧樹脂膠液，使其浸漬多層玻璃纖維布，最后在真空狀態(tài)下固化得到玻璃纖維增強板材。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的玻璃纖維增強板材的制備方法，其特征在于:所述多層玻璃纖維布為10-12層。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高韌性改性環(huán)氧樹脂及基于該樹脂制備的玻纖增強板材，所述樹脂由環(huán)氧樹脂膠液改性得到，所述改性環(huán)氧樹脂膠液原料由環(huán)氧樹脂、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、丁內(nèi)酰胺、三乙烯四胺、低分子量聚酰胺組成。本發(fā)明所制備的高韌性改性環(huán)氧樹脂易于加工，能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，以這種改性樹脂制得的玻璃纖維增強板材不僅具有很高的韌性，而且強度高，綜合性能優(yōu)良，可用于風電、航空航天等領(lǐng)域。
【IPC分類】C08L63/00, C08K7/14, B29C70/48, C08G59/60, B29C70/44
【公開號】CN105669951
【申請?zhí)枴緾N201610200071
【發(fā)明人】曾黎明, 劉慶軍, 黃志穎, 蔣興雷, 謝文蓓
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月31日