專利名稱：用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠及其制備方法，屬于環(huán)氧樹脂膠粘劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
風(fēng)能是一種來源于自然、無污染，世界上增長最快的綠色能源，深受世界各國重視。我國風(fēng)能資源豐富，開發(fā)潛力巨大。根據(jù)2006年國家發(fā)改委修訂的我國風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)，2020年將達(dá)到3萬麗，有望超過核電成為第3大主力發(fā)電電源；2050年有可能超過水電，成為第2大主力發(fā)電電源。當(dāng)前我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)正處于起步階段，已具備快速發(fā)展風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的條件，并出現(xiàn)了一大批制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的企業(yè)。而用復(fù)合材料制造風(fēng)機(jī)葉片， 通常需要用到環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠。環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑的作用是把風(fēng)輪葉片上、下半蒙皮殼體互相粘結(jié)，從而構(gòu)成牢固的整體。每片風(fēng)輪葉片大約需要環(huán)氧樹脂膠粘劑的量約為300 kg。風(fēng)輪葉片用環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑需要力學(xué)強(qiáng)度高、抗沖擊性能強(qiáng)、放熱平緩等特點(diǎn)，市場(chǎng)多數(shù)為國外專用的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑所壟斷，如3M、ASHLAND、Hexion等國際巨頭公司的產(chǎn)品。其主要技術(shù)路線是采用玻璃纖維、觸變劑等改善其操作性能；采用復(fù)合固化體系改善工藝窗口、固化速度和放熱峰溫度。國內(nèi)在環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑方面具有較好的前期基礎(chǔ)。黑龍江石化院、北京化工大學(xué)、北京航空航天大學(xué)等均在環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠粘劑方面開展過大量研究工作在膠粘劑配方、 增韌技術(shù)等方面部分取得較大進(jìn)展。通過專利檢索發(fā)現(xiàn)，3M公司公開了一種由環(huán)氧樹脂、增韌劑、固化劑和特殊的聚合物制備得到的一種高沖擊韌性的環(huán)氧膠粘劑(W0/2008/089410) ；ASHLAND公司公開了一種環(huán)氧膠粘劑組合物及其制備方法(W0/2005/06^01)，該環(huán)氧膠粘劑采用丙烯酸改性技術(shù)制備，主要應(yīng)用于汽車零部件組裝、飛機(jī)、船舶、風(fēng)電葉片等組件的結(jié)構(gòu)粘接；煙臺(tái)德邦科技有限公司在使用丙稀酸酯改性環(huán)氧技術(shù)，制備了一種環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，并已申請(qǐng)了專利，公開號(hào)為 200910015026. 2。由于風(fēng)輪葉片結(jié)構(gòu)膠應(yīng)具有較長的操作時(shí)間、固化放熱平緩及放熱峰低、力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)，要求環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠不但達(dá)到又強(qiáng)又韌的基本性能，而且還要求固化放熱平緩和放熱峰低。目前國內(nèi)外市場(chǎng)存在的膠粘劑產(chǎn)品某些方面的性能尚不能滿足作業(yè)性的要求，例如存在固化放熱劇烈、脆性大等問題，因?yàn)槟壳爱a(chǎn)業(yè)界普遍使用的增韌技術(shù)無論是從基體樹脂改性還是增加使用雙官能度的活性環(huán)氧稀釋劑，并沒有從根本上解決固化放熱“錯(cuò)鋒”的問題，提升加工作業(yè)性是做到了，但未能徹底解決環(huán)氧樹脂膠粘劑的固化放熱劇烈及脆性大問題；而在增韌技術(shù)的同時(shí)，如何解決固化放熱過程中的熱量平緩均勻，又能不降低其力學(xué)性能與耐熱性，以提高環(huán)氧樹脂的加工作業(yè)性是目前該產(chǎn)業(yè)界有待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠及其制備方法，以達(dá)到在固化反應(yīng)過程中可固化時(shí)間明顯延長，放熱量明顯降低，并且在其他的力學(xué)性能沒有明顯下降的前提下，沖擊韌性明顯提高的目的。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下一種用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，由重量配比為100 :40. 5 100 :49. 5的A組分和B組分組成，所述A組分由以下重量百分比的原料組成環(huán)氧樹脂50 68%、超支化聚氨酯丙烯酸酯1 10%、觸變劑10 25%、添加劑0. 5 12. 5%和反應(yīng)稀釋劑2 10% ；所述B組分由以下重量百分比的原料組成固化劑90 95% 和觸變劑5 10%。本發(fā)明的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠有益效果是長的固化時(shí)間，有利于滿足結(jié)構(gòu)制造加工過程中浸潤、操作期長的要求；固化反應(yīng)平緩，放熱量低，較低的放熱峰溫度； 較高的韌性，力學(xué)性能能夠滿足風(fēng)電葉片的應(yīng)用要求。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。進(jìn)一步，所述超支化聚氨酯丙烯酸酯為高度支化的三維空間結(jié)構(gòu)的樹形高分子， 含有大量反應(yīng)端基-丙烯酸酯基，其結(jié)構(gòu)式為
采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是由于超支化聚氨酯丙烯酸酯具有與胺基反應(yīng)的丙烯酸酯基，丙烯酸酯基與胺基的反應(yīng)平緩而且放熱量低，從而達(dá)到控制體系反應(yīng)劇烈、放熱量大的缺點(diǎn)，以至于體系在固化反應(yīng)過程中固化時(shí)間明顯延長，固化反應(yīng)平緩，低放熱峰溫度；并且超支化聚氨酯丙烯酸酯具有超支化的分子結(jié)構(gòu)，使得環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠固化后的交聯(lián)密度大大增加，從而達(dá)到改變環(huán)氧樹脂脆性大、對(duì)其增韌的目的，而且又使環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能沒有大幅的下降。進(jìn)一步，所述超支化聚氨酯丙烯酸酯由超支化聚酯、二官能度異氰酸酯和羥基丙烯酸酯反應(yīng)制得。進(jìn)一步，所述超支化聚酯為的分子式為
權(quán)利要求
1.一種用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，由重量配比為100 40. 5 100 49. 5的A組分和B組分組成，所述A組分由以下重量百分比的原料組成環(huán)氧樹脂50 68%、超支化聚氨酯丙烯酸酯1 10%、觸變劑10 25%、添加劑0. 5 12. 5%和反應(yīng)稀釋劑 2 10% ；所述B組分由以下重量百分比的原料組成固化劑90 95%和觸變劑5 10%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述超支化聚氨酯丙烯酸酯為高度支化的三維空間結(jié)構(gòu)的樹形高分子，含有大量反應(yīng)端基-丙烯酸酯基， 其結(jié)構(gòu)式為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超支化聚氨酯丙烯酸酯，其特征在于，所述超支化聚氨酯丙烯酸酯由超支化聚酯、二官能度異氰酸酯和羥基丙烯酸酯反應(yīng)制得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超支化聚氨酯丙烯酸酯，其特征在于，所述超支化聚酯為的分子式為H2 H1 O~C —C —O
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述固化劑為直鏈脂肪族胺、脂環(huán)胺、芳香族胺和低分子聚酰胺中的一種或任意幾種的混合物，所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型和雙酚F型環(huán)氧樹脂，所述觸變劑為氣相硅和/或有機(jī)膨潤土。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述添加劑為抗氧化劑、阻聚劑和表面活性劑中的一種或任意幾種的混合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述抗氧化劑為三苯基氧化磷和/或苯并三氮唑，所述阻聚劑為間苯二酚和/或?qū)Ρ蕉樱霰砻婊钚詣榫垩跻蚁┩榛用押?或聚丙烯酰胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述反應(yīng)稀釋劑為脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述脂肪族縮水甘油醚環(huán)氧樹脂為烯丙基縮水甘油醚、丁基縮水甘油醚、1，4-丁二醇二縮水甘油醚、 1，6-己二醇二縮水甘油醚中的一種或多種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，其特征在于，所述直鏈脂肪族胺為乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或聚醚胺；所述脂環(huán)胺為N-氨乙基哌嗪或異佛爾酮二胺；所述芳香胺為間苯二甲胺、雙(4-氨基-3-甲基環(huán)己基)甲烷、雙(4-氨基環(huán)己基-甲烷)或二氨基二苯基甲烷。
11.一種用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的制備方法，其特征在于，所述方法包括將由以下重量百分比的環(huán)氧樹脂50 68%、超支化聚氨酯丙烯酸酯1 10%、觸變劑10 25%、添加劑 0. 5 12. 5%和反應(yīng)稀釋劑2 10%依次加入攪拌機(jī)內(nèi)混合，于真空度-0. 08MP -0. IMPa, 自轉(zhuǎn)速度為300 1000轉(zhuǎn)/分鐘，公轉(zhuǎn)速度為5 15轉(zhuǎn)/分鐘的條件下，機(jī)械攪拌1 2 小時(shí)獲得組分A，使用時(shí)，再與由以下重量百分比的固化劑90 95%和觸變劑5 10%組成的B組分以100 40. 5 100 49. 5的配比混合，于60 70°C固化7 10小時(shí)，進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠及其制備方法，所述用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠，由重量配比為100∶40.5～100∶49.5的A組分和B組分組成，所述A組分由以下重量百分比的原料組成環(huán)氧樹脂50～68%、超支化聚氨酯丙烯酸酯1～10%、觸變劑10～25%、添加劑0.5～12.5%和反應(yīng)稀釋劑2～10%；所述B組分由以下重量百分比的原料組成固化劑90～95%和觸變劑5～10%；用于風(fēng)輪葉片的環(huán)氧結(jié)構(gòu)膠的制備方法，使用時(shí)，將重量配比為100∶40.5～100∶49.5的A組分和B組分混合，于60～70℃，固化7～10小時(shí)，進(jìn)行聚合反應(yīng)，即可。
文檔編號(hào)C09J175/16GK102329586SQ201010226389
公開日2012年1月25日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者王建斌, 解海華, 許愿 申請(qǐng)人:煙臺(tái)德邦科技有限公司