一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种紫外光固化树脂的制备领域，更具体的是涉及一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂及其制备方法。


背景技术：

2.纤维缠绕是树脂基体复合材料制品成型常用的工艺方法，由于纤维缠绕制品具有比强度高、耐腐蚀、成本低、质量稳定等优点，易于实现机械化、自动化，生产效率高，因此应用十分广泛。
3.传统的用于缠绕成型的树脂为双组份树脂，在使用过程中需要调配固化剂的比例，有时还需要添加促进剂，根据环境温度的高低，添加的固化剂和促进剂的比例会有所不同，因此增加了工艺的复杂性，


技术实现要素：

4.为解决现有技术中缠绕成型常采用双组份树脂，在使用过程中需要调整固化剂的比例，缠绕工艺复杂等问题，现提供一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂的制备方法，
5.紫外光固化成型工艺能源消耗小，加工效率高，对环境友好，在黏合剂、油墨、涂料等方面有所应用。光固化的本质是分子间发生光化学反应，分子中存在吸收光的单元即发色团的存在是发生光化学反应的必要条件之一。特定波长的光能引起吸光分子中电子分布发生变化，使分子活化，继而引发化学反应。光化学反应通常包括激发过程和化学反应两个过程。基态分子中的电子吸收光能，从能量较低的成键轨道跃迁到能量较高的反键轨道上，从而使基态分子变成激发分子。激发分子既可以直接发生化学反应，也可以与如自由基、离子等活性物发生反应，同时激发分子还可能发生能量转移等生成活性物，参与反应或失活，本发明利用紫外光固化原理设计用于缠绕成型的紫外光固化树脂的技术方案，具体方案如下：
6.一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂，包括以下重量份数的各组分：
7.环氧乙烯基酯树脂17～24份；不饱和聚酯树脂12～28份；氢氧化铝a 14～22份；氢氧化铝b 38～50份；填料浸润剂0.35～1份；玻纤浸润剂0.25～0.5份；紫外光引发剂a 0.1～0.25份；紫外光引发剂b 0.25～0.4份；紫外光稳定剂0.18～0.2份；紫外光吸收剂0.22～0.4份；防沉剂0.8～1.5份；偶联剂0.5～1份。
8.不饱和聚酯树脂通过自由基聚合的机理进行固化，具有较快的固化速率，但存在固化收缩率较大、不易表干、硬度和附着力差等缺点。环氧树脂可以通过结构中的环氧基进行阳离子开环反应完成固化，与自由基uv固化相比，其具有固化速度慢、齐聚物和活性稀释剂种类少等缺点，但具有固化反应不受氧气影响，固化收缩率较小等优点，并且可以在光照停止后继续固化，调整环氧乙烯基酯树脂与不饱和聚酯树脂的质量比为(0.8～1.4)：1，确保最终树脂固化的性能。
9.填料浸润剂由十二烷基苯磺酸、三甲氧基硅烷、硅油与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠
混合而成，十二烷基苯磺酸、三甲氧基硅烷、硅油与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠的重量份数比为15：3：7：1。
10.玻纤浸润剂由乙烯基水性环氧树脂、硅烷偶联剂、硅油、十二烷基二苯醚二磺酸钠、季戊四醇二硬脂酸酯与水，重量份数比为乙烯基水性环氧树脂：硅烷偶联剂：硅油：十二烷基二苯醚二磺酸钠：季戊四醇二硬脂酸酯：水＝(40～50)：(5～10)：(5～10)：1：(0.05～0.1)：(30～40)。
11.紫外光稳定剂由苯丙三氮唑、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚和三氯氧磷混合而成，苯丙三氮唑、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚和三氯氧磷的重量份数比为(5～15)：(2～5)：1。
[0012]
紫外光吸收剂为2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑或2，4-二羟基二苯甲酮中的一种或两种的混合物。
[0013]
紫外光引发剂a为2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦的一种或两种的混合物，紫外光引发剂b为1-羟基环已基苯基甲酮或安息香双甲醚bdk中的一种或两种的混合物。
[0014]
防沉剂为改性脲溶液。
[0015]
一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0016]
s1：将环氧乙烯酯树脂、紫外线引发剂a、填料浸润剂、紫外光吸收剂、氢氧化铝a、氧化镁a混合均匀后得到第一组合物；
[0017]
s2：将不饱和聚酯树脂、紫外线引发剂b、玻璃纤维浸润剂、紫外光稳定剂b、氢氧化铝b、偶联剂、氧化镁b混合均匀后得到第二组合物；
[0018]
s3：将第一组合物、第二组合物、防沉剂混合均匀后得到紫外光固化树脂浆体；
[0019]
s4：将紫外光固化树脂浆体静置冷却后备用；
[0020]
s5：将s4中的紫外光固化树脂浆体倒入缠绕设备配套的胶槽中，将玻璃纤维在胶槽中浸润，浸润后将玻璃纤维缠绕在应用物体上；
[0021]
s6：开启缠绕设备进行缠绕作业直至完成。
[0022]
氧化镁a的比表面积为15～20m2·
g-1
，s2中氧化镁b的比表面积为45～60m2·
g-1
，氧化镁a与氧化镁b的比表面积比为3：1。
[0023]
有益效果：
[0024]
(1)本发明提供了一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂的制备方法，通过紫外线进行固化，提高了缠绕工艺的成型速度，减少了环境污染，大幅度降低人工参与对缠绕工艺成型质量的影响，降低了由固化剂带来的保存、使用过程中的危险性，提高了缠绕成型产品的质量和一致性。
[0025]
(2)本发明提供了一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂的制备方法，本制备方法采用的是单组分树脂，减少了温度因素对固化速度和程度的影响，且不再需要现场调配固化剂和促进剂，提高了工艺的便捷性，稳定性和连续性。
[0026]
(3)本发明通过优化树脂单体之间各组分的配比，调整环氧乙烯酯树脂与不饱和聚酯树脂的比例，充分发挥组分之间的协同作用，增强树脂的性能提高树脂的固化效率。
具体实施方式
[0027]
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。
[0028]
实施例一：
[0029]
一种用于缠绕成型的紫外光固化树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0030]
(1)制备原料：
[0031]
制备填料浸润剂：将十二烷基苯磺酸、三甲氧基硅烷、硅油与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照重量份数比为15：3：7：1进行配制；
[0032]
制备玻纤浸润剂：将40份乙烯基水性环氧树脂、5份硅烷偶联剂kh-550、5份硅油、1份十二烷基二苯醚二磺酸钠、0.05份季戊四醇二硬酯酸酯和30份水进行混合配制成玻纤浸润剂；
[0033]
制备紫外光稳定剂：将苯丙三氮唑、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚和三氯氧磷按照10：3：1进行配制；
[0034]
按照以下重量份数配制用于缠绕成型的紫外光固化树脂：
[0035]
环氧乙烯基酯树脂17份；不饱和聚酯树脂12.2份；氢氧化铝a 14份；氢氧化铝b 38份；填料浸润剂0.35份；玻纤浸润剂0.25份；2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.1份；1-羟基环已基苯基甲酮0.25份；紫外光稳定剂0.18份；2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.22份；改性脲溶液0.8份；kh560 0.5份。
[0036]
(2)缠绕成型：
[0037]
s1：将17份环氧乙烯基酯树脂、0.1份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、0.35份填料浸润剂、0.09份紫外光稳定剂、14份氢氧化铝a、氧化镁a混合均匀后得到第一组合物、0.22份2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑；
[0038]
s2：将12份不饱和聚酯树脂、0.25份1-羟基环已基苯基甲酮、0.25份玻纤浸润剂、0.09份紫外光稳定剂、38份氢氧化铝b、0.5份kh560、氧化镁b混合均匀后得到第二组合物；
[0039]
s3：将第一组合物、第二组合物、0.8份改性脲溶液混合均匀后得到紫外光固化树脂浆体；
[0040]
s4：将紫外光固化树脂浆体静置冷却后备用；
[0041]
s5：将s4中的紫外光固化树脂浆体倒入缠绕设备配套的胶槽中，将玻璃纤维在胶槽中浸润，浸润后将玻璃纤维缠绕在应用物体上；
[0042]
s6：开启缠绕设备进行缠绕作业直至完成。
[0043]
实施例二：
[0044]
(1)制备原料：
[0045]
制备填料浸润剂：将十二烷基苯磺酸、三甲氧基硅烷、硅油与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照重量份数比为15：3：7：1进行配制；
[0046]
制备玻纤浸润剂：将50份乙烯基水性环氧树脂、10份硅烷偶联剂kh-550、10份硅油、1份十二烷基二苯醚二磺酸钠、0.1份季戊四醇二硬酯酸酯和40份水进行混合配制成玻纤浸润剂；
[0047]
制备紫外光稳定剂：将苯丙三氮唑、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚和三氯氧磷按照10：3：1进行配制；
[0048]
按照以下重量份数配制用于缠绕成型的紫外光固化树脂：
[0049]
环氧乙烯基酯树脂24份；不饱和聚酯树脂18份；氢氧化铝a 22份；氢氧化铝b 50份；填料浸润剂1份；玻纤浸润剂0.5份；2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.25份；1-羟基环已基苯基甲酮0.4份；紫外光稳定剂0.2份；2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.4份；改性脲溶液1.5份；kh560 1份。
[0050]
(2)缠绕成型：
[0051]
s1：将24份环氧乙烯基酯树脂、0.25份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、1份填料浸润剂、0.1份紫外光稳定剂、22份氢氧化铝a、0.4份2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、氧化镁a混合均匀后得到第一组合物；
[0052]
s2：将18份不饱和聚酯树脂、0.4份1-羟基环已基苯基甲酮、0.5份玻纤浸润剂、0.1份紫外光稳定剂、50份氢氧化铝b、1份kh560、(缺少氧化镁的份数)氧化镁b混合均匀后得到第二组合物；
[0053]
s3：将第一组合物、第二组合物、1.5份改性脲溶液混合均匀后得到紫外光固化树脂浆体；
[0054]
s4：将紫外光固化树脂浆体静置冷却后备用；
[0055]
s5：将s4中的紫外光固化树脂浆体倒入缠绕设备配套的胶槽中，将玻璃纤维在胶槽中浸润，浸润后将玻璃纤维缠绕在应用物体上；
[0056]
s6：开启缠绕设备进行缠绕作业直至完成。
[0057]
实施例三：
[0058]
(1)制备原料：
[0059]
制备填料浸润剂：将十二烷基苯磺酸、三甲氧基硅烷、硅油与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠按照重量份数比为15：3：7：1进行配制；
[0060]
制备玻纤浸润剂：将45份乙烯基水性环氧树脂、8份硅烷偶联剂kh-550、7份硅油、1份十二烷基二苯醚二磺酸钠、0.07份季戊四醇二硬酯酸酯和35份水进行混合配制成玻纤浸润剂；
[0061]
制备紫外光稳定剂：将苯丙三氮唑、2-[4,6-双(2,4-二甲基苯基)-1,3,5-三嗪-2-基]-5-(辛氧基)-苯酚和三氯氧磷按照10：3：1进行配制；
[0062]
按照以下重量份数配制用于缠绕成型的紫外光固化树脂：
[0063]
环氧乙烯基酯树脂20份；不饱和聚酯树脂15份；氢氧化铝a 20份；氢氧化铝b 45份；填料浸润剂0.6份；玻纤浸润剂0.35份；2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦0.2份；1-羟基环已基苯基甲酮0.3份；紫外光稳定剂0.19份；2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑0.35份；改性脲溶液1.2份；kh560 0.8份。
[0064]
(2)缠绕成型：
[0065]
s1：将20份环氧乙烯基酯树脂、0.35份2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、0.6份填料浸润剂、0.09份紫外光稳定剂、14份氢氧化铝a、0.35份2-(2
’‑
羟基-3’，5
’‑
二叔苯基)-5-氯化苯并三唑、氧化镁a混合均匀后得到第一组合物；
[0066]
s2：将12份不饱和聚酯树脂、0.25份1-羟基环已基苯基甲酮、0.25份玻纤浸润剂、0.1份紫外光稳定剂、38份氢氧化铝b、0.8份kh560、(缺少氧化镁的份数)氧化镁b混合均匀后得到第二组合物；
[0067]
s3：将第一组合物、第二组合物、1.2份改性脲溶液混合均匀后得到紫外光固化树脂浆体；
[0068]
s4：将紫外光固化树脂浆体静置冷却后备用；
[0069]
s5：将s4中的紫外光固化树脂浆体倒入缠绕设备配套的胶槽中，将玻璃纤维在胶槽中浸润，浸润后将玻璃纤维缠绕在应用物体上；
[0070]
s6：开启缠绕设备进行缠绕作业直至完成。
[0071]
作为进一步改进，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。