一種風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑及其用圖
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于高分子材料技術領域，具體涉及一種風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑及其用 途，主要用于大型復合材料的膠粘。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著全球范圍內(nèi)對能源需求的持續(xù)增長，而化石能源的不可再生性及其 大量使用帶來嚴峻的環(huán)境問題，促使新能源行業(yè)爆發(fā)增長。其中風力發(fā)電由于其可再生性、 容量巨大、無污染和綜合治理成本較低等優(yōu)點，受到世界各國越來越多的關注。根據(jù)全球風 能理事會的統(tǒng)計，2014年全球風電新增裝機容量達到51，477MW。在最新的十三五規(guī)劃中，風 能作為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整中的重要角色，計劃裝機量2.5億千瓦。但是隨著風電產(chǎn)業(yè)的成熟，制 造工藝的提升，發(fā)電端的成本要求不斷降低，再加上風場資源的有限性，促使如今的風力發(fā) 電單機功率不斷增大，功率從最初的500kw，到如今已增大到8000kw，葉片長度也在不斷增 加，預計未來將會超過100米。這就對風能葉片合模結(jié)構(gòu)膠提出新的要求，在具備高強度的 同時，還必須具備高的斷裂伸長率。
[0003] 目前國內(nèi)市場主流的風能葉片膠是環(huán)氧類結(jié)構(gòu)膠，其中邁圖的135G/137G產(chǎn)品被 廣泛的應用于風電市場，具有強度高，放熱小，其斷裂伸長率約2.5%;目前國內(nèi)康達的 WD3135/WD3137產(chǎn)品也占據(jù)一定的市場，產(chǎn)品具有優(yōu)異的觸變性及機械物理性能，其斷裂伸 長率約3.0%。該系列產(chǎn)品主要應用于45.5m和56.6m的葉片合模過程。中國專利申請 200910015026.2公開了一種風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑，雖然其一定程度提升了環(huán)氧膠粘劑 的韌性，但并未解決強度問題。隨著葉片的不斷增長，現(xiàn)有膠黏劑產(chǎn)品已不能完全滿足使用 要求，因此發(fā)明一種高斷裂伸長率的風能結(jié)構(gòu)膠就具有工業(yè)化需求和廣闊的市場前景。
[0004] 此外，在環(huán)氧體系中，高強度和高韌性是一對矛盾的性能，增強填料在增加體系強 度的同時，往往會引起韌性降低，降低體系的斷裂伸長率。在風能葉片結(jié)構(gòu)膠應用中，如何 實現(xiàn)機械強度和韌性的平衡是一個關鍵的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于此，本發(fā)明提供一種風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑，由重量比為2-2.5:1的A組分 和B組分構(gòu)成，其中，
[0006] A組分由以下重量百分比的成分組成： 環(huán)氧樹脂40-75% 活性稀釋劑 8-2r/〇 碳纖維 3-10%
[0007]偶_ 2-5% 增韌劑 5-10% 納米晶須 5-10% 觸變劑 3-12%
[0008] 以上成分均基于A組分的總重計，且總量為100% ;
[0009] B組分由以下重量百分比的成分組成： 混胺固化劑 40-75% 碳纖維 3-15% 〇〇10 納米晶頻 S-18% 觸變劑 5-15%
[0011] 以上成分均基于B組分的總重計，且總量為100%;
[0012] 所述混胺固化劑為胺類固化劑的混合物，其中基于混胺固化劑的總重計含有重量 百分比為5-10%的大分子聚醚胺，所述大分子聚醚胺的重均分子量為2,000-10,000。
[0013] 本發(fā)明還提供所述的風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑用于大型復合材料結(jié)構(gòu)粘結(jié)的用 途。
[0014] 本發(fā)明的風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑，采用碳纖維進行增強，并輔以納米晶須作補 強劑，可以有效提高膠黏劑固化物的機械性能，而大分子聚醚胺的加入，又使固化物具有高 的斷裂伸長率。即，其具備風能葉片結(jié)構(gòu)膠高剪切強度、高剝離強度、耐疲勞、耐沖擊性能的 同時，還擁有高的斷裂伸長率，因此能充分滿足大型復合材料結(jié)構(gòu)粘結(jié)的使用需求，特別適 合作為風能葉片合模膠進行應用。
【具體實施方式】
[0015] 在本發(fā)明中，如無特別說明，則所有操作均在室溫、常壓條件下實施;所有百分比 為重量百分比，比例為重量比。高分子材料的分子量為重均分子量，其測定采用凝膠滲透色 譜（GPC)法，按照《中華人民共和國國家標準GB/T 21863-2008》測定（等同于德國標準 DIN55672-1:2007《凝膠滲透色譜法(GPC)第1部分：用四氫呋喃(THF)作洗脫溶劑》）。
[0016] 本發(fā)明的風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑，由重量比為2-2.5:1的A組分和B組分構(gòu)成，其 中，
[0017] A組分由以下重量百分比的成分組成： 環(huán)氧樹脂 40-75% 活性稀釋劑 8-20% 碳纖維 3-10%
[0018] 偶聯(lián)劑 2-5% 增韌劑 5-10% 納米晶須 5-10% 觸變劑 3-12%
[0019]以上成分均基于A組分的總重計，且總量為100% ;
[0020] B組分由以下重量百分比的成分組成： 混胺固化劑 40-75% 碳纖雉 3-15%
[0021] 納米晶須 8-18% 觸變劑 5-15%
[0022] 以上成分均基于B組分的總重計，且總量為100% ;
[0023] 所述混胺固化劑為胺類固化劑的混合物，其中基于混胺固化劑的總重計含有重量 百分比為5-10%的大分子聚醚胺，所述大分子聚醚胺的重均分子量為2,000-10,000。
[0024] 在優(yōu)選的實施方案中，所述環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂的混合物，由以下重量百分比的 成分組成：
[0025] 柔性環(huán)氧樹脂 5-15%
[0026] 雙酸F環(huán)氧樹脂 5-25%
[0027] 雙酸A環(huán)氧樹脂 60-80%
[0028] 以上成分均基于混合物的總重計，且總量為100%。
[0029] 在更優(yōu)選的實施方案中，所述柔性環(huán)氧樹脂是端羧基橡膠材料改性的環(huán)氧樹脂。
[0030] 在優(yōu)選的實施方案中，所述混胺固化劑為小分子聚醚胺、改性脂環(huán)胺、聚酰胺和大 分子聚醚胺的混合物，其中小分子聚醚胺的重均分子量為200-1，000。
[0031 ]在更優(yōu)選的實施方案中，所述混胺固化劑由以下重量百分的成分組成： 小分子聚40-50% 改性脂環(huán)胺 25-35%
[0032] 聚賺 10-25% 大分子聚睡 5-10%
[0033] 以上成分均基于混胺固化劑的總重計，且總量為100%。
[0034] 在還更優(yōu)選的實施方案中，所述小分子聚醚胺為200-1，000重均分子量的雙官能 團或三官能團的聚醚胺類，尤其優(yōu)選D230聚醚胺、D400聚醚胺和T403聚醚胺中的一種或幾 種(D230，D400，T403為亨斯曼系列聚醚胺產(chǎn)品）。
[0035]在還更優(yōu)選的實施方案中，所述改性脂環(huán)胺可為異佛爾酮二胺、1，4_環(huán)己烷二甲 胺和3,3_二甲基-4,4-二氨基二環(huán)己基甲烷中的一種或幾種。
[0036] 在還更優(yōu)選的實施方案中，所述聚酰胺可為650聚酰胺和/或651聚酰胺(例如從阿 里巴巴、馬可波羅和中國制造交易等網(wǎng)站上可用的公司商購獲得）。
[0037] 在還更優(yōu)選的實施方案中，所述大分子聚醚胺為2,000_10,000重均分子量的雙官 能團或三官能團的聚醚胺類，尤其優(yōu)選D2000聚醚胺和/或T5000聚醚胺(D2000，T5000為亨 斯曼系列聚醚胺產(chǎn)品）。
[0038] 在優(yōu)選的實施方案中，所述活性稀釋劑可為1，4_丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二 縮水甘油醚和新戊二醇二縮水甘油醚中的一種或幾種。
[0039]在優(yōu)選的實施方案中，所述碳纖維可為短切碳纖維，單絲直徑為3-20微米，長徑比 為2-16。
[0040] 在優(yōu)選的實施方案中，所述偶聯(lián)劑可為縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、縮水甘 油醚氧丙基三乙氧基硅烷和β-(3,4_環(huán)氧環(huán)己基）乙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。
[0041] 在優(yōu)選的實施方案中，所述增韌劑可為羰基封端丁腈、環(huán)氧端丁二烯丙烯腈和核 殼結(jié)構(gòu)改性劑中的一種或幾種。
[0042] 在優(yōu)選的實施方案中，所述納米晶須可為陶瓷質(zhì)晶須和/或無機鹽晶須，更優(yōu)選碳 化硅納米晶須、鈦酸鉀納米晶須、硼酸鋁納米晶須、硫酸鈣納米晶須和碳酸鈣納米晶須中的 一種或幾種。
[0043] 在優(yōu)選的實施方案中，所述觸變劑可為親水型白炭黑和/或親油型白炭黑。
[0044] 本發(fā)明的技術方案還包括上述實施方案、優(yōu)選的實施方案和尤其優(yōu)選的實施法案 的任意組合。
[0045] 本發(fā)明風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑的Α組分和Β組分分別混合均勻后，再混合進行使 用。通常，在制備A，B組分和混合使用過程中，都需要對膠黏劑進行抽真空處理。混合之后的 膠體具有良好的觸變性。
[0046]測試數(shù)據(jù)顯示，常溫3mm厚膠層的拉剪強度可為24.5MPa，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度可為 75.1°C，常溫沖擊強度可為22KJ/m2，常溫拉伸強度可為59.5MPa，彈性模量可為4. lGPa，斷 裂伸長率可為4.5%。
[0047]本發(fā)明的風電級雙組分環(huán)氧膠粘劑，在具備風能葉片結(jié)構(gòu)膠高剪切強度、高剝離 強度、耐疲勞、耐沖擊性能的同