一种光热双固化体系树脂及其制备方法和应用与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种光热双固化体系树脂及其制备方法和应用。

背景技术：

2.在生产生活中，风是一种常见的自然现象，在很久以前人类就利用风来进行生产活动。随着科技的发展，人们开发风的其他功能，因此风力发电也就应运而生。风力发电能将风的动能转换为电能，不仅电能产量大而且环保无污染，受到了广泛的关注和重视。
3.在风力发电中，起到关键作用的是发电叶片，叶片被风带动从而产生电能。所以发电叶片就需要有优异的力学性能和疲劳性能。在现阶段中风力发电叶片是采用玻璃纤维拉挤板来代替传统的玻璃纤维单向布，虽然玻璃纤维拉挤板能满足风力发电的需求，但是其成本高价格昂贵成为了制约风力发电的主要因素。因此如何降低玻璃纤维拉挤板材的制造成本成为了行业中亟需解决的问题。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种光热双固化体系树脂及其制备方法和应用。
5.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
6.本发明提供了一种光热双固化体系树脂，由下列质量百分数的原料制备得到：
7.树脂体系80～95％、固化体系5～20％。
8.作为优选，所述树脂体系包含下列质量份的组分：
9.乙烯基树脂45～60份、环氧树脂10～20份、活性单体30～50份。
10.作为优选，所述固化体系包含下列质量份的组分：
11.固化剂50～90份、引发剂5～45份。
12.作为优选，所述乙烯基树脂为乙烯基酯树脂和/或改性乙烯基树脂；
13.所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂和/或双酚f型环氧树脂；
14.所述活性单体为丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯中的两种或几种，且活性单体中含有丙烯酸异冰片酯。
15.作为优选，所述固化剂包含胺类固化剂或酸酐类固化剂；
16.所述引发剂为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂651和光引发剂819中的两种或三种。
17.本发明还提供了所述光热双固化体系树脂的制备方法，包含下列步骤：
18.将树脂体系进行初步搅拌后，加入固化体系进行二次搅拌，即得到光热双固化体系树脂。
19.作为优选，所述初步搅拌的转速为20～30rpm，温度为50～60℃，时间为20～40min。
20.作为优选，所述二次搅拌的转速为20～30rpm，温度为20～30℃，时间为20～40min。
21.本发明还提供了所述光热双固化体系树脂在风力发电叶片中的应用。
22.本发明提供了一种光热双固化体系树脂及其制备方法和应用。本发明提供的树脂由80～95％树脂体系和5～20％的固化体系组成。树脂体系中包含乙烯基树脂、环氧树脂和活性单体；固化体系中包含固化剂和引发剂。本发明使用改性乙烯基树脂，提高乙烯基树脂的断裂伸长率、优化分子链形式，增加其柔性分子链结构；使用活性单体可以增大混合树脂的整体柔性；最后在树脂中加入环氧树脂，对乙烯基树脂进一步改性，可以有效提高树脂的力学性能和疲劳性能。本发明提供的光热双固化体系树脂能有效的提高与玻璃纤维的界面结合强度，将本发明提供的双固化体系树脂与环氧型浸润剂体系的玻璃纤维通过真空灌注工艺固化后，纤维垂直方向拉伸强度≥40mpa，疲劳性能r＝-1，s-n曲线m≥10，符合风力发电叶片的性能要求，大幅度降低了风力发电叶片成本。
具体实施方式
23.本发明提供了一种光热双固化体系树脂，由下列质量百分数的原料制备得到：
24.树脂体系80～95％、固化体系5～20％。
25.在本发明中，所述树脂体系的质量百分数为80～95％，优选为85～90％，更优选为88～89％。
26.在本发明中，所述固化体系的质量百分数为5～20％，优选为10～15％，更优选为12～13％。
27.在本发明中，所述树脂体系优选包含下列质量份的组分：
28.乙烯基树脂45～60份、环氧树脂10～20份、活性单体30～50份。
29.在本发明中，所述乙烯基树脂优选为45～60份，进一步优选为50～55份，更优选为51～54份。
30.在本发明中，所述环氧树脂优选为10～20份，进一步优选为12～18份，更优选为14～16份。
31.在本发明中，所述活性单体优选为30～50份，进一步优选为35～45份，更优选为38～42份。
32.在本发明中，所述固化体系优选包含下列质量份的组分：
33.固化剂50～90份、引发剂5～45份。
34.在本发明中，所述固化剂优选为50～90份，进一步优选为60～80份，更优选为65～75份。
35.在本发明中，所述引发剂优选为5～45份，进一步优选为10～40份，更优选为20～30份。
36.在本发明中，所述乙烯基树脂优选为乙烯基酯树脂和/或改性乙烯基树脂。
37.在本发明中，所述改性乙烯基树脂的断裂伸长率优选大于等于5％，进一步优选大于等于7％，更优选大于等于9％。
38.在本发明中，所述环氧树脂优选为双酚a型环氧树脂和/或双酚f型环氧树脂。
39.在本发明中，所述活性单体优选为丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯和二丙
二醇二丙烯酸酯中的两种或几种，且活性单体中含有丙烯酸异冰片酯。
40.在本发明中，丙烯酸异冰片酯在活性单体中的质量分数优选大于等于70％，进一步优选大于等于75％，更优选大于等于80％。
41.在本发明中，所述固化剂优选包含胺类固化剂或酸酐类固化剂。
42.在本发明中，采用本领域常用的固化剂即可。
43.在本发明中，所述引发剂优选为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂651和光引发剂819中的两种或三种。
44.本发明还提供了所述光热双固化体系树脂的制备方法，包含下列步骤：
45.将树脂体系进行初步搅拌后，加入固化体系进行二次搅拌，即得到光热双固化体系树脂。
46.在本发明中，所述初步搅拌的转速优选为20～30rpm，进一步优选为22～28rpm，更优选为24～26rpm；温度优选为50～60℃，进一步优选为52～58℃，更优选为54～56℃；时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为28～32min。
47.在本发明中，所述二次搅拌的转速优选为20～30rpm，进一步优选为22～28rpm，更优选为24～26rpm；温度优选为20～30℃，进一步优选为22～28℃，更优选为24～26℃；时间优选为20～40min，进一步优选为25～35min，更优选为28～32min。
48.本发明还提供了所述光热双固化体系树脂在风力发电叶片中的应用
49.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
50.实施例1
51.控制树脂体系的质量分数为89％，固化体系的质量分数为11％。
52.其中树脂体系中，乙烯基树脂为50份，双酚a型环氧树脂为15份，活性单体为35份，乙烯基树脂中乙烯基酯树脂和改性乙烯基树脂(断裂伸长率为8％)分别占35份、15份，活性单体中丙烯酸异冰片酯和三丙二醇二丙烯酸酯分别占26份、9份。
53.固化体系中，酸酐类固化剂为83份，引发剂为17份；引发剂中光引发剂1173、光引发剂651和光引发剂819的质量分别为7份、7份、3份。
54.将树脂体系在55℃下以25rpm的速度搅拌30min，然后降温至25℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌30min，即得到光热双固化体系树脂。
55.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
56.实施例2
57.控制树脂体系的质量分数为89％，固化体系的质量分数为11％。
58.其中树脂体系中，乙烯基树脂为50份，双酚a型环氧树脂为13份，活性单体为35份，乙烯基树脂中乙烯基酯树脂和改性乙烯基树脂(断裂伸长率为7％)分别占35份、15份，活性单体中丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯分别占15份、10份、10份。
59.固化体系中，酸酐类固化剂为83份，引发剂为17份；引发剂中光引发剂1173、光引发剂184和光引发剂819的质量分别为7份、7份、3份。
60.将树脂体系在60℃下以25rpm的速度搅拌20min，然后降温至30℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌20min，即得到光热双固化体系树脂。
61.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
62.实施例3
63.控制树脂体系的质量分数为89％，固化体系的质量分数为11％。
64.其中树脂体系中，乙烯基酯树脂为50份，双酚f型环氧树脂为15份，活性单体为35份，活性单体中丙烯酸异冰片酯和三丙二醇二丙烯酸酯分别占26份、9份。
65.固化体系中，酸酐类固化剂为83份，引发剂为17份；引发剂中光引发剂1173、光引发剂651和光引发剂819的质量分别为7份、7份、3份。
66.将树脂体系在60℃下以25rpm的速度搅拌20min，然后降温至25℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌30min，即得到光热双固化体系树脂。
67.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
68.实施例4
69.控制树脂体系的质量分数为92％，固化体系的质量分数为8％。
70.其中树脂体系中，乙烯基树脂为53份，双酚a型环氧树脂为10份，活性单体为37份，乙烯基树脂中乙烯基酯树脂和改性乙烯基树脂(断裂伸长率为8.5％)的质量分别为36份、17份，活性单体中丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯的质量分别为15份、10份、10份。
71.固化体系中，酸酐类固化剂为74份，引发剂为26份；引发剂中光引发剂1173、光引发剂184和光引发剂651的质量分别为11份、11份、5份。
72.将树脂体系在50℃下以25rpm的速度搅拌25min，然后降温至20℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌30min，即得到光热双固化体系树脂。
73.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
74.实施例5
75.控制树脂体系的质量分数为95％，固化体系的质量分数为5％。
76.其中树脂体系中，乙烯基树脂为55份，双酚a型环氧树脂为10份，活性单体为35份，乙烯基树脂中乙烯基酯树脂和改性乙烯基树脂(断裂伸长率为9％)的质量分别为36份、19份，活性单体中丙烯酸异冰片酯和二丙二醇二丙烯酸酯的质量分别为26份、9份。
77.固化体系中，胺类固化剂为55份，引发剂为45份；引发剂中光引发剂184和光引发剂819的质量分别为36份、9份。
78.将树脂体系在60℃下以25rpm的速度搅拌20min，然后降温至20℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌25min，即得到光热双固化体系树脂。
79.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
80.实施例6
81.控制树脂体系的质量分数为95％，固化体系的质量分数为5％。
82.其中树脂体系中，乙烯基树脂为45份，双酚a型环氧树脂为20份，活性单体为35份，乙烯基树脂中乙烯基酯树脂和改性乙烯基树脂(断裂伸长率为5.5％)的质量分别为35份、15份，活性单体中丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯的质量分别为15份、10份、10份。
83.固化体系中，胺类固化剂为83份，引发剂为17份；引发剂中光引发剂1173和光引发剂819的质量分别为31份、8份。
84.将树脂体系在55℃下以25rpm的速度搅拌30min，然后降温至25℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌30min，即得到光热双固化体系树脂。
85.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
86.实施例7
87.控制树脂体系的质量分数为95％，固化体系的质量分数为5％。
88.其中树脂体系中，乙烯基酯树脂为55份，双酚a型环氧树脂为10份，活性单体为35份，活性单体中丙烯酸异冰片酯和二丙二醇二丙烯酸酯的质量分别为26份、9份。
89.固化体系中，胺类固化剂为55份，引发剂为45份；引发剂中光引发剂184和光引发剂819的质量分别为36份、9份。
90.将树脂体系在50℃下以25pm的速度搅拌25min，然后降温至30℃，加入固化体系，在25rpm转速下搅拌40min，即得到光热双固化体系树脂。
91.将本实施例制备的光热双固化体系树脂进行性能测试，结果记录在表1中。
92.表1测试结果
[0093][0094]
由以上实施例可知，本发明提供了一种光热双固化体系树脂，本体系的树脂是结合了光固化乙烯基树脂快速固化成型和环氧树脂优良的力学性能，属于双固化体系的新型树脂，玻璃纤维浸透树脂后先进行紫外光固化使其成型，紧接着进行热固化工艺，使玻璃纤维与树脂紧紧的结合在一起，提高其粘结强度，由于树脂体系中添加了环氧树脂，环氧树脂与玻璃纤维结合后有良好的耐疲劳性，故而可以有效的改善了乙烯基体系树脂的疲劳差的缺陷。
[0095]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种光热双固化体系树脂，其特征在于，由下列质量百分数的原料制备得到：树脂体系80～95％、固化体系5～20％。2.如权利要求1所述的光热双固化体系树脂，其特征在于，所述树脂体系包含下列质量份的组分：乙烯基树脂45～60份、环氧树脂10～20份、活性单体30～50份。3.如权利要求1或2所述的光热双固化体系树脂，其特征在于，所述固化体系包含下列质量份的组分：固化剂50～90份、引发剂5～45份。4.如权利要求2所述的光热双固化体系树脂，其特征在于，所述乙烯基树脂为乙烯基酯树脂和/或改性乙烯基树脂；所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂和/或双酚f型环氧树脂；所述活性单体为丙烯酸异冰片酯、三丙二醇二丙烯酸酯和二丙二醇二丙烯酸酯中的两种或几种，且活性单体中含有丙烯酸异冰片酯。5.如权利要求3所述的光热双固化体系树脂，其特征在于，所述固化剂包含胺类固化剂或酸酐类固化剂；所述引发剂为光引发剂1173、光引发剂184、光引发剂651和光引发剂819中的两种或三种。6.权利要求1～5任意一项所述光热双固化体系树脂的制备方法，其特征在于，包含下列步骤：将树脂体系进行初步搅拌后，加入固化体系进行二次搅拌，即得到光热双固化体系树脂。7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述初步搅拌的转速为20～30rpm，温度为50～60℃，时间为20～40min。8.如权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述二次搅拌的转速为20～30rpm，温度为20～30℃，时间为20～40min。9.权利要求1～5任意一项所述光热双固化体系树脂在风力发电叶片中的应用。

技术总结

本发明属于复合材料技术领域。本发明提供了一种光热双固化体系树脂及其制备方法和应用。本发明提供了一种光热双固化体系树脂及其制备方法和应用。本发明提供的树脂由80～95％树脂体系和5～20％的固化体系组成。树脂体系中包含乙烯基树脂、环氧树脂和活性单体；固化体系中包含固化剂和引发剂。本发明使用改性乙烯基树脂，提高乙烯基树脂的断裂伸长率、优化分子链形式，增加其柔性分子链结构；使用活性单体可以增大混合树脂的整体柔性；最后在树脂中加入环氧树脂，对乙烯基树脂进一步改性，可以有效提高树脂的力学性能和疲劳性能。本发明提供的光热双固化体系树脂能显著的提高与玻璃纤维的界面结合强度，极大降低风力发电叶片的制造成本。的制造成本。