本發(fā)明涉及環(huán)氧樹脂材料,具體地,涉及纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物、制備方法以及回收方法。
背景技術(shù):
近年來,隨著汽車數(shù)量量的急劇增加,能源和環(huán)保問題日趨嚴(yán)峻,如何減少汽車燃油消耗量,實現(xiàn)汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性和舒適性,已成為世界性的課題。研究表明,汽車每減重100kg,可降低百公里油耗0.3-0.6L和減少CO2排放量5g/km,因此在保證汽車的強度和安全性能的前提下,盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量,可提高汽車的燃油效能,減少燃料消耗,降低排氣污染,是實現(xiàn)節(jié)能減排的有效手段之一。另外國內(nèi)外都在大力推廣和發(fā)展新能源汽車,特別是電動汽車,與傳統(tǒng)燃油汽車相比,電動汽車的輕量化更為重要。電池能量密度的提高十分困難,需要大量資源的投入,且很難達到汽油的能量密度水平,這就要求減輕電動汽車重量,以增加續(xù)航能力,提升能量利用率。因此實現(xiàn)汽車的輕量化設(shè)計,對汽車工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。
目前,可用于汽車輕量化設(shè)計應(yīng)用的材料主要有高強度鋼、輕質(zhì)合金和復(fù)合材料。其中,以玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維等增強體的樹脂基復(fù)合材料具有低密度、高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕、整體成型及可設(shè)計性強等諸多優(yōu)良的特性,綜合性能超過鋁合金及高強度鋼,是理想的汽車用輕量化材料。對于纖維增強樹脂基復(fù)合材料,基體樹脂是其中不可或缺的重要組成之一,它將增強材料結(jié)合到一起,可有效分布載荷和保護纖維,對材料的整體性能起著決定性作用,其中環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具有高強度、低VOC、體積收縮率小、能量吸收強、減震降噪、高沖擊性、耐疲勞性和耐化學(xué)性等一系列優(yōu)良的特性,故其在汽車對強度、剛性和耐沖擊性等要求均高的主承載車身結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用必將發(fā)揮重要的角色。然而,環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的傳統(tǒng)成型周期較長(數(shù)小時),遠不能滿足汽車生產(chǎn)線對高成型效率和低成本的要求。
隨著環(huán)氧基纖維復(fù)合材料在汽車輕量化設(shè)計部件的應(yīng)用,所產(chǎn)生的熱固性樹脂復(fù)合材料廢棄物與日俱增,一方面給周圍環(huán)境帶來巨帶的壓力,另一方面復(fù)合材料中使用的高性能增強纖維(如芳綸纖維和碳纖維)具有很高的回收利用價值。
已報道的纖維復(fù)合材料回收工藝大致有三種:填埋法、焚化法和粉碎法。焚化法雖然可以回收部分能量,但是焚燒過程又需要消耗大量能源,而且從環(huán)境角度來看還是存在著問題。一種新型的回收碳纖維復(fù)合材料技術(shù)能使復(fù)合材料中的塑性基質(zhì)通過特殊焚燒爐除去,殘留的碳纖維可以回收再用,雖然這種方法向可持續(xù)性發(fā)展方向邁進了一步,但是其并不能代表能完全回收再用,這是因為塑性基質(zhì)在回收過程中被銷毀而無法回收再利用。
技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的是提供一種纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物、制備方法以及回收方法,該纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物能夠在110-120℃快速固化,在110-120℃粘度超低,樹脂能夠快速浸潤增強纖維,適合高壓灌注(HP-RTM)和濕法模壓(WCM)快速成型工藝,能夠?qū)h(huán)氧復(fù)合材料汽車零部件成型周期縮短到5-10min。同時該環(huán)氧組合物與增強纖維結(jié)合性好,制得的纖維增強復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能。另外,該環(huán)氧組合物的制備方法具有工序簡單、便于操作的優(yōu)點。最后,通過該環(huán)氧樹脂組合物的纖維增強復(fù)合材料能夠在溫和條件下得以高效的回收利用。
為了實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明提供了一種纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物,該纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物含有A組分和B組分,A組分含有雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636;B組分含有可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚;
其中,A組分與B組分的重量比為100:20-30;相對于80-95重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂127,JD-939的含量在15重量份以下,XY636的含量在5重量份以下;相對于1-10重量份的苯酚,ACV-1001的含量在60重量份以下,ACV-1007的含量在80重量份以下,ACP-6002的含量在60重量份以下,ACP-2001的含量在25重量份以下。
本發(fā)明還提供了一種如上述的纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物的制備方法,其中,包括:
1)將雙酚A型環(huán)氧樹脂127預(yù)熱,接著加入三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939、三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636且在真空條件下攪拌以制得A組分;
2)將可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚攪拌以制得B組分;
3)將A組分與B組分進行混合以制得纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物;
其中,A組分與B組分的重量比為100:20-30;相對于80-95重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂127,JD-939的用量在15重量份以下,XY636的用量在5重量份以下;相對于1-10重量份的苯酚,ACV-1001的用量在50重量份以下,ACV-1007的用量在60重量份以下,ACP-6002的用量在80重量份以下,ACP-2001的用量在25重量份以下。
本發(fā)明進一步提供了一種如上述的纖維增強復(fù)合材料的回收方法,其中,該回收方法為:將所述可降解環(huán)氧樹脂組合物或者纖維增強復(fù)合材料在酸以及溶劑中進行降解反應(yīng);其中,降解反應(yīng)至少滿足回下條件:降解溫度為15-400℃,降解時間為1-120h;優(yōu)選地,降解反應(yīng)至少滿足回下條件:降解溫度為80-120℃,降解時間為4-8h。
本發(fā)明提供的纖維增強復(fù)合材料汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物,A、B組分混合后的組合物:25℃初始粘度為1000-2000cps,80℃初始粘度<60cps,100-120℃高溫條件下的超低粘度為20-40cps,利于樹脂快速浸潤玻璃纖維、尼龍纖維和碳纖維等增強纖維;A、B組分混合后的組合物熱板法120±1℃凝膠時間為65-110sec,反應(yīng)速度快,100-120℃條件可在5-10min內(nèi)快速固化成型脫模,適合高壓灌注工藝(HP-RTM)或濕法模壓工藝(WCM)等纖維增強復(fù)合材料快速成型工藝。該環(huán)氧組合物采用快速成型工藝制備的纖維增強復(fù)合材料Tg為90-110℃,滿足汽車零部件耐熱性要求。
上述技術(shù)方案中,本發(fā)明提供的纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物通過其各組分的協(xié)同作用,使得其具有快速固化的特性以能夠?qū)⒐袒尚椭芷诳s短至10min內(nèi);接著本發(fā)明通過纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物與增強纖維的配伍使用使得制得的纖維增強復(fù)合材料具有優(yōu)異的機械性能,如Tg、拉伸性能、彎曲性能以及抗斷裂性能,進而使得該纖維增強復(fù)合材料能夠應(yīng)用于汽車行業(yè)。同時,本發(fā)明提供的制備方法具有工序簡單以及便于操作的特點。最后,該環(huán)氧樹脂組合物及含有環(huán)氧樹脂組合物的纖維增強復(fù)合材料能夠在溫和條件下得以高效的回收利用。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。
具體實施方式
以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是,此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限制本發(fā)明。
本發(fā)明提供了一種纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物,該纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物含有A組分和B組分,A組分含有雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636;B組分含有可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚;
其中,A組分與B組分的重量比為100:20-30;相對于80-95重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂127,JD-939的含量在15重量份以下,XY636的含量在5重量份以下;相對于1-10重量份的苯酚,ACV-1001的含量在50重量份以下,ACV-1007的含量在60重量份以下,ACP-6002的含量在80重量份以下,ACP-2001的含量在25重量份以下。
在本發(fā)明中,各物料的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,相對于80-95重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂127,JD-939的含量為2-15重量份,XY636的含量為2-5重量份;相對于1-10重量份的苯酚,ACV-1001的含量為20-40重量份,ACV-1007的含量為40-60重量份,ACP-6002的含量為40-80重量份,ACP-2001的含量為15-25重量份。
在本發(fā)明中,A組分為外觀無色或微黃粘稠體,關(guān)于A組分的物化參數(shù)可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地, A組分滿足以下條件:粘度為5000-8000cps,密度為1.1-1.2g/cm3,環(huán)氧值為160-200g/eq。
在本發(fā)明中,B組分為外觀為無色或淺棕色透明液體,關(guān)于B組分的物化參數(shù)可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,B組分滿足以下條件:粘度為50-100cps,密度為0.9-1.1g/cm3,活潑氫含量為35-50g/eq。
此外,在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上,A組分與B組分混合后形成的后續(xù)混合物的性能也可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,A組分與B組分混合后至少滿足以下性能:25℃初始粘度為1000-2000cps,80℃初始粘度<60cps,100-120℃條件下的超低粘度為20-40cps,熱板法120±1℃凝膠時間為65-110sec。
另外,在本發(fā)明中,環(huán)氧樹脂組合物的固化條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了制得的纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收性能,優(yōu)選地,其中,在110-120℃下,環(huán)氧樹脂組合物能夠在5-10min內(nèi)與增強纖維快速固化成型、脫模制得纖維增強復(fù)合材料;更優(yōu)選地,纖維增強復(fù)合材料的Tg為90-110℃。
本發(fā)明還提供了一種如上述的纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物的制備方法,其特征在于,包括:
1)將雙酚A型環(huán)氧樹脂127預(yù)熱,接著加入三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939、三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636且在真空條件下攪拌以制得A組分;
2)將可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚攪拌以制得B組分;
3)將A組分與B組分進行混合以制得纖維增強汽車零部件快速成型用的環(huán)氧樹脂組合物;
其中,A組分與B組分的重量比為100:20-30;相對于80-95重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂127,JD-939的用量在15重量份以下,XY636的用量在5重量份以下;相對于1-10重量份的苯酚,ACV-1001的用量在50重量份以下,ACV-1007的用量在60重量份以下,ACP-6002的用量在80重量份以下,ACP-2001的用量在25重量份以下。
在本上述制備方法中,各物料的用量可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,相對于80-95重量份的雙酚A型環(huán)氧樹脂127,JD-939的含量為2-15重量份,XY636的含量為2-5重量份;相對于1-10重量份的苯酚,ACV-1001的含量為20-40重量份,ACV-1007的含量為40-60重量份,ACP-6002的含量為40-80重量份,ACP-2001的含量為15-25重量份。
在上述制備方法的步驟1)中,預(yù)熱的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,在步驟1)中,預(yù)熱的溫度為50-55℃。
在上述制備方法的步驟1)中,攪拌的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,攪拌滿足以下條件:攪拌速率為20-25rpm,攪拌時間為28-32min。
在上述制備方法的步驟2)中,攪拌的具體條件可以在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了使制得的環(huán)氧樹脂組合物具有更短的固化成型周期、纖維增強復(fù)合材料具有更優(yōu)異的機械性能以及回收率,優(yōu)選地,在步驟2)中,攪拌滿足以下條件:攪拌速率為20-25rpm,攪拌時間為18-22min,攪拌溫度為50-55℃。
本發(fā)明進一步提供了一種如上述的纖維增強復(fù)合材料的回收方法,其中,該回收方法為:將所述可降解環(huán)氧樹脂組合物或者纖維增強復(fù)合材料在酸以及溶劑中進行降解反應(yīng);其中,降解反應(yīng)至少滿足回下條件:降解溫度為15-400℃,降解時間為1-120h;優(yōu)選地,降解反應(yīng)至少滿足回下條件:降解溫度為80-120℃,降解時間為4-8h。
在上述回收方法中,酸的濃度在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進一步提高回收率,優(yōu)選地,以降解反應(yīng)體系的總重量為基準(zhǔn),酸的濃度為0.1-90wt%,更優(yōu)選地,酸的濃度為10-20wt%。
在上述回收方法中,酸的種類在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進一步提高回收率,優(yōu)選地,酸為鹽酸、氫溴酸、氫氟酸、醋酸、三氟乙酸、乳酸、甲酸、丙酸、檸檬酸、甲磺酸、對甲苯磺酸、硝酸、硫酸、亞硫酸、磷酸、高氯酸、苯甲酸、水楊酸、鄰苯二甲酸中的至少一種。
在上述回收方法中,溶劑的種類在寬的范圍內(nèi)選擇,但是為了進一步提高回收率,優(yōu)選地,溶劑是甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇、叔丁醇、戊醇、己醇、庚醇、辛醇、壬醇、芐醇、苯乙醇、對二羥甲基苯,間二羥甲基苯、鄰二羥甲基苯、對二羥乙基苯、間二羥乙基苯、鄰二羥乙基苯、水、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、四氫呋喃、甲基四氫呋喃、甘油、二氧六環(huán)中的至少一種。
以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。在下述實施例、對比例應(yīng)用例以及檢測例中,使用的原料為:南亞電子材料(昆山)有限公司NEPL-127:雙酚A型環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量EEW=180g/eq.,25℃為粘稠液體)、安徽新遠科技有限公司XY636(三官能團縮水甘油醚稀釋劑,環(huán)氧當(dāng)量EEW=143g/eq.,25℃為粘度:90-180cps)、湖南嘉盛德材料科技有限公司JD-939(三縮水甘油基對氨基苯酚,環(huán)氧當(dāng)量EEW=121g/eq.,25℃粘度為1500-3000cps)、ADESSO ACV-1001(活潑氫當(dāng)量AHEW=33.5g/eq.,25℃粘度為:2-8cps)、ADESSO ACV-1007:可降解脂環(huán)胺固化劑(活潑氫當(dāng)量AHEW=64.5g/eq.,25℃為黃色粘稠液體)、ADESSO ACP-6002:可降解酰肼胺固化劑(活潑氫當(dāng)量AHEW=50.8g/eq.,25℃為黃色粘稠液體)、ADESSO ACP-2001:可降解芳香胺固化劑(活潑氫當(dāng)量HEW=57.5g/eq.,25℃為灰白色粉末,熔點為:104-108℃)、大連連晟貿(mào)易有限公司DMP-30:叔胺促進劑(25℃粘度為60-80cps)。
使用的檢測方法為:基于GB/T 22314-2008中的使用了轉(zhuǎn)筒式粘度計的測定方法,測定環(huán)氧樹脂組合物剛剛制備后的粘度;采用TA DHR-2流變儀測試環(huán)氧樹脂組合物剛剛制備后的80-120℃高溫粘度變化;采用熱板法將熱板加熱到120±1℃,測試2g環(huán)氧樹脂組合物的凝膠時間;基于GB/T 2567-2008中的使用了電子萬能拉力試驗機的測定方法,測定環(huán)氧樹脂組合物澆注體力學(xué)性能;基于GB/T 1446-2005中的使用了電子萬能拉力試驗機的測定方法,測定環(huán)氧樹脂組合物纖維增強復(fù)合材料力學(xué)性能;基于GB/T 19466-2004中的使用了DSC(TA DSC Q20)的測定方法,測定環(huán)氧樹脂組合物固化物的Tg(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)。
實施例1
1)將雙酚A型環(huán)氧樹脂NPEL-127,預(yù)熱到50-55℃;將預(yù)熱后的雙酚A型環(huán)氧樹脂NPEL-127加入反應(yīng)釜;將各助劑準(zhǔn)確稱量,加入反應(yīng)釜;將三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939和三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636依次加入反應(yīng)釜;在抽真空的環(huán)境下,開啟攪拌器,以20-25rpm的速度攪拌28-32min后停止;停止抽真空,將反應(yīng)釜內(nèi)恢復(fù)常壓即得A組分。
2)將可降解脂肪胺固化劑ACV-1001,可降解脂肪胺固化劑ACV-1007,可降解酰肼胺固化劑ACP-6002,可降解芳香胺固化劑ACP-2001和促進劑苯酚加入另一反應(yīng)釜中;開啟攪拌器,將反應(yīng)釜升溫至50-55℃,以20-25rpm的速度攪拌18-22min后停止,即得B組分。
3)將上述制備的A組分與B組分混合均勻,得到環(huán)氧樹脂組合物C1;
其中,A組分與B組分的重量比為100:24;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為85:3:12;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚的重量比為35:0:65:0:10。
實施例2
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物C2,所不同的是,A組分與B組分的重量比為100:26;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為90:0:10;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚的重量比為40:60:0:0:10。
實施例3
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物C3,所不同的是,A組分與B組分的重量比為100:29;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為95:0:5;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚的重量比為40:40:0:20:10。
實施例4
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物C4,所不同的是,A組分與B組分的重量比為100:30;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為95:0:5;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚的重量比為30:50:0:20:10。
實施例5
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物C5,所不同的是,A組分與B組分的重量比為100:30;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為90:0:10;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚的重量比為40:40:0:20:10。
實施例6
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物C6,所不同的是,A組分與B組分的重量比為100:30;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為90:0:10;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與促進劑苯酚的重量比為30:50:0:20:10。
對比例1
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物D1,所不同的是,B組分的促進劑苯酚換為DMP-30,A組分與B組分的重量比為100:21.5;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為100:0:0;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與DMP-30的重量比為35:0:0:65:0。
對比例2
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物D2,所不同的是,B組分的促進劑苯酚換為DMP-30,A組分與B組分的重量比為100:22;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為90:10:0;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與DMP-30的重量比為35:0:0:65:0。
對比例3
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物D3,所不同的是,B組分的促進劑苯酚換為DMP-30,A組分與B組分的重量比為100:23;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為90:10:0;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與DMP-30的重量比為20:0:80:0:0。
對比例4
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物D4,所不同的是,B組分的促進劑苯酚換為DMP-30,A組分與B組分的重量比為100:24;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為85:0:15;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與DMP-30的重量比為35:0:65:0:10。
對比例5
按照實施例1的方法進行制得環(huán)氧樹脂組合物D5,所不同的是,B組分的促進劑苯酚換為DMP-30,A組分與B組分的重量比為100:23;雙酚A型環(huán)氧樹脂127、三縮水甘油基對氨基苯酚JD-939與三官能團縮水甘油醚稀釋劑XY636的重量比為95:0:5;可降解脂肪胺固化劑ACV-1001、可降解脂肪胺固化劑ACV-1007、可降解酰肼胺固化劑ACP-6002、可降解芳香胺固化劑ACP-2001與DMP-30的重量比為40:0:40:20:10。
應(yīng)用例1
將實施例4制備的環(huán)氧樹脂組合物在150bar注射壓力注入HP-RTM設(shè)備的閉合金屬模具中(溫度設(shè)定在110℃,金屬模具內(nèi)放置碳纖維預(yù)成型制件),環(huán)氧樹脂纖維增強復(fù)合材料在1min熱壓固化成型脫模,固化成型制得纖維增強復(fù)合材料(Tg達到109℃,無需后固化處理)。
按相同的方法,將上述實施例1-3、5-6以及對比例1-5中的環(huán)氧樹脂組合制得纖維增強復(fù)合材料,該環(huán)氧樹脂組合物C1-C5的固化形成周期為5-10min。
應(yīng)用例2
將實施例5制備的環(huán)氧樹脂組合物通過涂膠噴頭均勻涂覆在疊好的增強纖維表層,接著轉(zhuǎn)移至濕法模壓設(shè)備金屬模具中(溫度設(shè)定在120℃),環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在5min熱壓固化成型脫模,固化成型制得纖維增強復(fù)合材料(Tg達到101℃,無需后固化處理)。
按相同的方法,將上述實施例1-4、6以及對比例1-5中的環(huán)氧樹脂組合制得纖維增強復(fù)合材料,該環(huán)氧樹脂組合物C1-C5的固化形成周期為5-10min。
檢測例1
1)檢測上述環(huán)氧樹脂組合物C1-C6以及D1-D5的固化之前的粘度、凝膠時間,具體結(jié)果見表1-2。
2)檢測上述環(huán)氧樹脂組合物C1-C6以及D1-D5的固化之后的Tg、力學(xué)性能,具體結(jié)果見表1-2。
表1
表2
如表1所示,由于本發(fā)明的環(huán)氧組合物中A組分環(huán)氧樹脂和B組分固化劑均為低粘度液體,所以混合操作性優(yōu)異。實施例1-6環(huán)氧組合物混合后的初始粘度低,在100℃的粘度超低,為20-40cps,利于浸漬增強纖維,所述環(huán)氧樹脂組合物反應(yīng)速度快,120℃凝膠時間為65-110sec,在110-120℃固化溫度可在5-10min內(nèi)完成固化,大大縮短了復(fù)合材料成型時間。所述實施例環(huán)氧組合物固化的Tg在90-110℃范圍,滿足復(fù)合材料汽車零部件耐熱性使用要求,另外所述實施例環(huán)氧組合物固化物澆注體的力學(xué)性能良好,拉伸強度>60Mpa,彎曲強度>110Mpa,彈性模量2.5-2.7Gpa,斷裂伸長率>4.0%。
如表2所示,對比例1-5環(huán)氧組合物反應(yīng)速度較慢,120℃凝膠時間為90-200sec,D1-D2在120℃固化條件需要1h完成固化,復(fù)合材料固化成型時間長;D3-D5在120℃內(nèi)固化時間為10min,但是固化不完全,Tg偏低,即小于80℃。
應(yīng)用例3
在250ml三口燒瓶中,加入1g的C1、5ml濃鹽酸和95ml乙二醇,攪拌加熱到160℃,6h后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用5%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物0.96g,重量回收率為96 %。
應(yīng)用例4
在250ml三口燒瓶中,加入1g的C1、10ml濃鹽酸和90ml乙二醇,攪拌加熱到160 ℃,6小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用5%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物0.95g,質(zhì)量回收率95%。
應(yīng)用例5
在250ml三口燒瓶中,加入1g的C2、5ml濃鹽酸和95ml乙二醇,攪拌加熱到140 ℃,4小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用5%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物0.95g,質(zhì)量回收率95%。
應(yīng)用例6
在250ml三口燒瓶中,加入1g的C3、5ml濃鹽酸和95ml辛醇,攪拌加熱到155 ℃,4小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用5%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物0.96g,質(zhì)量回收率96%。
應(yīng)用例7
在250ml三口燒瓶中,加入1g的C4、5ml濃鹽酸和95ml庚醇,攪拌加熱到155 ℃,4小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用20%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物0.95g,質(zhì)量回收率95%。
應(yīng)用例8
在250ml三口燒瓶中,加入1g的C5、5ml濃鹽酸和95ml乙二醇,攪拌加熱到160 ℃,4小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用20%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物0.95g,質(zhì)量回收率95%。
應(yīng)用例9
在250ml三口燒瓶中,加入1g的應(yīng)用例1中制得的增強纖維復(fù)合材料、5ml濃鹽酸和95ml乙二醇,攪拌加熱到160 ℃,4小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用20%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物和碳纖維0.96g,質(zhì)量回收率96%。
應(yīng)用例10
在250ml三口燒瓶中,加入1g的2中制得的增強纖維復(fù)合材料、5ml濃鹽酸和95ml乙二醇,攪拌加熱到160 ℃,3小時后冷卻至100℃,趁熱過濾,降解溶液用20%氫氧化鈉溶液中和,析出固體,過濾,并用水洗滌固體,干燥后得到熱固性環(huán)氧樹脂降解產(chǎn)物和碳纖維0.95g,質(zhì)量回收率95%。
通過上述應(yīng)用例3-10可知,本發(fā)明提供的環(huán)氧樹脂組合物具有優(yōu)異的回收利用率,并且回收方法具有條件溫和、經(jīng)濟以及便于操作的特點。
以上詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護范圍。
另外需要說明的是,在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合,為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外,本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。