一種碳纖維電纜芯用mhfpi型耐高溫環(huán)氧基體樹(shù)脂及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，特別設(shè)及一種碳纖維電纜巧用MHFPI型耐高溫環(huán)氧 基體樹(shù)脂及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)今的輸電線路多采用鋼巧侶絞合線，該種材料在電力輸送中發(fā)揮了重要作用。 然而，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，電力需求快速增長(zhǎng)，給電力大規(guī)模輸送帶來(lái)了巨大的壓 力。鋼巧侶絞合線存在著重量大、能耗高、塔間距短、弧垂大等缺點(diǎn)，為此，需要研究一種新 型材料W替代鋼巧，從而制得重量輕、強(qiáng)度大、能耗低、塔間距大、弧垂小的先進(jìn)巧材。碳纖 維是一種比重小、強(qiáng)度高、模量大、耐高溫、耐腐蝕的高性能纖維，因此，采用碳纖維增強(qiáng)、耐 高溫樹(shù)脂基復(fù)合巧代替鋼巧得到的侶絞合線，可給電力傳輸帶來(lái)巨大的飛躍，它重量輕、強(qiáng) 度大、剛度高、耐高溫、抗腐蝕，而且電力損耗小、弧垂小且有著更高的安全性，是新型節(jié)能、 環(huán)保型輸電導(dǎo)線。
[0003] 環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)異的粘結(jié)性、成型加工性能、電氣絕緣性能W及優(yōu)異的力學(xué)性能 等，被廣泛的應(yīng)用于航空航天、電子電器、汽車(chē)、艦船等領(lǐng)域中。但環(huán)氧樹(shù)脂也存在一些缺 點(diǎn)，如耐熱性偏低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及諸如聚酷亞胺、聚苯并咪挫、聚苯并惡挫等芳雜環(huán)聚合物體系， 環(huán)氧樹(shù)脂體系在高溫環(huán)境下的力學(xué)性能、電學(xué)性能等下降顯著，難W滿(mǎn)足實(shí)際應(yīng)用需求。因 此，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行耐高溫增初改性，是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外科技人員研究的熱點(diǎn)。
[0004] 眾所周知，環(huán)氧樹(shù)脂具有許多優(yōu)良的性能；（1)良好的粘接性能；粘接強(qiáng)度高，粘 接面廣，它與許多金屬（如鐵、鋼、銅、侶、金屬合金等）或非金屬材料（如玻璃、陶瓷、木材、 塑料等）的粘接強(qiáng)度非常高，有的甚至超過(guò)被粘材料本身的強(qiáng)度，因此可用于許多受力結(jié) 構(gòu)件中，是結(jié)構(gòu)型粘合劑的主要成分之一；（2)良好的加工性能；環(huán)氧樹(shù)脂配方的靈活性、 加工工藝和制品性能的多樣性是高分子材料中最為突出的；（3)良好的穩(wěn)定性能；環(huán)氧樹(shù) 脂的固化主要是依靠環(huán)氧基的開(kāi)環(huán)加成聚合，因此固化過(guò)程中不產(chǎn)生低分子物，其固化收 縮率是熱固性樹(shù)脂中最低的品種之一，一般為1% -2%，如果選擇適當(dāng)?shù)奶盍峡墒故湛s率 降至0. 2%左右；固化后的環(huán)氧樹(shù)脂主鏈?zhǔn)请x鍵、苯環(huán)、=維交聯(lián)結(jié)構(gòu)，因此具有優(yōu)異的耐 酸堿性。
[0005] 因此，環(huán)氧樹(shù)脂在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用：無(wú)論是高新技術(shù)領(lǐng)域還是 通用技術(shù)領(lǐng)域，無(wú)論是國(guó)防軍工還是民用工業(yè)，乃至人們的日常生活中均能看到它的蹤跡。
[0006] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利〔化031463304公開(kāi)了一種2,2-雙[4-(2,4-二氨基苯氧基）苯基] 六氣丙烷型耐高溫環(huán)氧膠粘劑及其制備方法，由質(zhì)量比為1:1-2的A組份和B組份組成，其 中，A組份是由2, 2-雙[4-(2, 4-二氨基苯氧基）苯基]六氣丙烷與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)而成的 共聚物；B組份是由2, 2-雙[4-(2, 4-二氨基苯氧基）苯基]六氣丙烷與芳香族二元酸酢 在強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑和甲苯中反應(yīng)而成的固含量為15% -30%的均相透明溶液。制備 方法包括；室溫下，將A、B組份按質(zhì)量比1:1-2攬拌混合均勻即可。
[0007] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利〔化031313694公開(kāi)了一種4,4'-雙（2,4-二氨基苯氧基）二苯諷 型耐高溫環(huán)氧膠粘劑及其制備方法，由質(zhì)量比為1:1-2的A組份和B組份組成，其中A組 份是由4, 4' -雙化4-二氨基苯氧基）二苯諷與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)而成的共聚物；B組份是由 4, 4'-雙（2, 4-二氨基苯氧基）二苯諷與芳香族二元酸酢在強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑和甲苯 中反應(yīng)而成的固含量為15% -30%的均相透明溶液。制備方法包括；室溫下，將A、B組份按 質(zhì)量比1:1-2攬拌混合均勻即可。
[0008] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利〔化031463314公開(kāi)了一種4,4'-雙化4-二氨基苯氧基）聯(lián)苯型耐 高溫環(huán)氧膠粘劑及其制備方法，由質(zhì)量比為1:1-2的A組份和B組份組成，其中A組份是由 4, 4' -雙化4-二氨基苯氧基）聯(lián)苯與環(huán)氧樹(shù)脂反應(yīng)而成的共聚物巧組份是由4, 4' -雙 (2, 4-二氨基苯氧基）聯(lián)苯與芳香族二元酸酢在強(qiáng)極性非質(zhì)子有機(jī)溶劑和甲苯中反應(yīng)而 成的固含量為15% -30%的均相透明溶液。制備方法包括；室溫下，將A、B組份按質(zhì)量比 1:1-2攬拌混合均勻即可。
[0009] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103030787A公開(kāi)了一種苯并咪挫-環(huán)氧基體樹(shù)脂及其制備方 法，樹(shù)脂由A、B兩組份組成。制備方法，包括如下步驟；（1)將N，N，N'，N'-四縮水甘油 基-2, 2-雙[4- (4-氨基苯氧基）苯基]丙烷與2- (4-氨基苯基）-5-氨基苯并咪挫放入反 應(yīng)蓋中，加熱升溫至70-80°C攬拌反應(yīng)15min-30min后，加入活性稀釋劑和有機(jī)溶劑，攬拌 均勻，得到A組份；（2)將固化劑和有機(jī)溶劑混合，攬拌溶解均勻，即得到B組份；（3)使用 時(shí)，將A、B組份混合，攬拌均勻即可。
[0010] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103013414A公開(kāi)了一種a-氯基-P-己氧基丙締酸己醋改性 環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑及其制備方法，膠粘劑的組成為；質(zhì)量比為100:100~50:60~30:5~ 20:30~80的環(huán)氧樹(shù)脂、環(huán)氧醋樹(shù)脂、活性增初劑、a-氯基-P-己氧基丙締酸己醋和固化 劑。制備方法，包括如下步驟：將環(huán)氧樹(shù)脂與活性增初劑混合，于60°C -80°C反應(yīng)15-20min 后，加入環(huán)氧醋樹(shù)脂和a-氯基-e-己氧基丙締酸己醋，攬拌混合均勻，得到A組分；固化 劑為B組分；使用時(shí)，將A、B組分混合均勻，即得。
[0011] 進(jìn)入21世紀(jì)，高分子材料的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛，人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展和人們的生活已不 能離開(kāi)高分子材料的應(yīng)用。與此同時(shí)，人們對(duì)生活環(huán)境的要求亦愈來(lái)愈高，要求高分子材料 在生產(chǎn)制造、應(yīng)用過(guò)程中無(wú)溶劑揮發(fā)，環(huán)境友好。因此，無(wú)溶劑高分子材料，特別是無(wú)溶劑環(huán) 氧基體樹(shù)脂體系是當(dāng)今國(guó)際上重點(diǎn)研發(fā)的方向之一。
[0012] 中國(guó)專(zhuān)利CN101148656A公開(kāi)一種耐高溫?zé)o溶劑環(huán)氧膠粘劑的制備方法，TG孤M環(huán) 氧樹(shù)脂、增初劑、氨化雙酪A、固化劑、促進(jìn)劑混合均勻，制得了耐高溫?zé)o溶劑環(huán)氧膠粘劑。但 其耐高溫性能仍然有較大的局限性，未能滿(mǎn)足許多高溫環(huán)境下的實(shí)際應(yīng)用。
[0013] 中國(guó)專(zhuān)利CN101397486A公開(kāi)了一種雙組分無(wú)溶劑環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的制備方法， 它包括A組分和B組分，其中A組分含有酪醒環(huán)氧樹(shù)脂、脂環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂和端駿基了膳橡 膠；B組分是1，4-雙（2, 4-二氨基苯氧基）苯芳香族多元胺固化劑。脂環(huán)型環(huán)氧樹(shù)脂和端 駿基了膳橡膠的添加量分別為酪醒環(huán)氧樹(shù)脂的20-35%和12% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）。1,4-雙 (2, 4-二氨基苯氧基）苯芳香族多元胺固化劑的添加量為酪醒環(huán)氧樹(shù)脂的15-20% (質(zhì)量 百分?jǐn)?shù)），所得膠粘劑體系工藝性好。但其耐熱性能還不夠理想。
[0014] 中國(guó)專(zhuān)利CN1927908A公開(kāi)了一種含酪哲基聚酷亞胺粉末的制備方法，由于酪哲 基的存在，其聚酷亞胺粉末可與環(huán)氧基反應(yīng)，形成共價(jià)鍵，從而可W提高熱塑性聚酷亞胺樹(shù) 脂與環(huán)氧樹(shù)脂的相容性，并可進(jìn)一步使環(huán)氧樹(shù)脂體系達(dá)到良好的增初效果。
[0015] 虞蠢海等人【耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的研制[J].粘接，2008,29(12) :16-19】公 開(kāi)了一種耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑的制備方法，其主要特征在于；W馬來(lái)酸酢（MA)為封端 劑，W2, 2-雙（3-氨基-4-哲基苯基）六氣丙烷炬AHPFP)、2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧基） 苯基]丙烷炬APOP巧、2, 2-雙[4-(3, 4-二駿基苯氧基）苯基]丙烷二酢炬PADA)為主原 料合成得到了含酪哲基聚離酷亞胺樹(shù)脂（HPEI) 所合成得到的HPEI為耐高溫增初劑，與 N，N，N'，N' -四縮水甘油基-4, 4' -二氨基二苯甲燒（TGDDM)、氨化雙酪A環(huán)氧樹(shù)脂化BPAE)、 潛伏性固化劑等，配制得到了綜合性能優(yōu)異的耐高溫單組分環(huán)氧膠粘劑。
[0016] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103483552A公開(kāi)了一種碳纖維復(fù)合材料用基體樹(shù)脂及其制備 方法，該碳纖維復(fù)合材料基體樹(shù)脂由N，N，N'，N'-四縮水甘油基-4, 4' -二氨基二苯離 訂6040口巧環(huán)氧樹(shù)脂、65216環(huán)氧樹(shù)脂、2,2-雙[4-(2-^氣甲基-4-馬來(lái)酷亞胺基苯氧基） 苯基]丙烷、3, 3' -二甲基-4, 4' -雙（4-駿基獻(xiàn)酷亞胺基）二苯甲燒、固化劑和有機(jī)溶劑 組成；其制備方法，包括如下步驟；（1)將N，N，N'，N'-四縮水甘油基-4, 4'二氨基二苯離 (TGDADP巧環(huán)氧樹(shù)脂和3, 3'-二甲基-4, 4'-雙（4-駿基獻(xiàn)酷亞胺基）二苯甲燒放入反應(yīng)蓋 中，于80°C-100°C溫度范圍內(nèi)攬拌反應(yīng)0. 5小時(shí)-1小時(shí)后，加入ES216環(huán)氧樹(shù)脂和2, 2-雙 [4-(2-S氣甲基-4-馬來(lái)酷亞胺基苯氧基）苯基]丙烷，繼續(xù)攬拌反應(yīng)0. 5小時(shí)-1小時(shí)， 加入有機(jī)溶劑，攬拌均勻，得A組份；（2)將固化劑和有機(jī)溶劑混合，攬拌溶解呈均相，得B 組份；（3)使用時(shí)，將A組份、B組份混合均勻即可。
[0017] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103408727A公開(kāi)了一種先進(jìn)復(fù)合材料用TGBAPOPP型基體樹(shù)脂 及其制備方法，該基體樹(shù)脂由N，N，N'，N'-四縮水甘油基-2,2-雙[4-(4-氨基苯氧基） 苯基]丙烷（TGBAPOP巧、鄰甲酪醒環(huán)氧樹(shù)脂、N-異丙基-N'-苯基對(duì)苯二胺、2, 2, 4-S甲 基-1，2-二氨基嗟咐、2, 2-雙[4-(4-馬來(lái)酷亞胺基苯氧基）苯基]丙烷、固化劑和有機(jī)溶 劑組成；制備方法包括如下步驟：將N，N，N'，N'-四縮水甘油基-2, 2-雙[4-(4-氨基苯氧 基）苯基]丙烷、鄰甲酪醒環(huán)氧樹(shù)脂、2, 2-雙[4-(4-馬來(lái)酷亞胺基苯氧基）苯基]丙烷放 入反應(yīng)蓋中，于90°C-100°C的溫度范圍內(nèi)反應(yīng)一定時(shí)間后，室溫下加入N-異丙基-N'-苯 基對(duì)苯二胺溶液、2, 2, 4-S甲基-1，2-二氨化嗟咐溶液，攬拌混合均勻，加入固化劑溶液， 攬拌混合均勻即可。
[0018] 中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN103483553A公開(kāi)了一種先進(jìn)復(fù)合材料用TGDAD陽(yáng)型環(huán)氧基體樹(shù) 脂及其制備方法，該基體樹(shù)脂由質(zhì)量比為100:5-10:10-20:1-5:80-200的N，N，N'，N'-四縮 水甘油基-4, 4'-二氨基二苯離環(huán)氧樹(shù)脂（TGDADPE)、芳香族二元胺、芳香族二元酸酢、固化 劑和有機(jī)溶劑組成；其制備方法包括如下步驟；將N，N，N'，N'-四縮水甘油基-4, 4' -二氨 基二苯離環(huán)氧樹(shù)脂（TGDADP巧和芳香族二元胺放入反應(yīng)蓋中，于50°C-90°