一种环氧树脂组合物、储氢瓶及制备方法与流程

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种环氧树脂组合物、储氢瓶及制备方法。

背景技术：

1、随着我国能源转型需求的提高和氢能源技术飞速发展，储氢技术作为氢能产业链的重要组成部分得到广泛关注；目前国内对压力气瓶的研究集中在ⅳ型储氢气瓶上，ⅳ型储氢瓶主要通过缠绕的方式，将碳纤维浸渍环氧树脂胶液后，缠绕在塑料内胆上而成型；而在实际应用场景中，不仅是在充气过程中，气瓶面临瞬间高压的场景，还是使用中由于意外导致燃烧等状况，都具有极大的安全隐患。因此为确保储氢系统的安全性，必须开发一款阻燃型同时兼具高韧性的树脂体系用于储氢瓶的成型。

2、目前，市面上的储氢气瓶多采用环氧树脂体系，环氧树脂的分子结构中含有大量的苯环和醚键，这些结构使得环氧树脂具有优异的机械性能，耐化学腐蚀性和电绝缘性，但也导致了环氧树脂的韧性和阻燃性较差。传统对环氧树脂体系阻燃改性的方法多采用无机填料或溴代环氧改性，存在添加量大，影响树脂体系的耐热性，大幅度降低树脂体系韧性，且在影响树脂与纤维浸润性或使用过程中易产生刺激性有毒气体污染环境等问题，且成型后的气瓶表面发黄，裂纹明显，不利于市场销售。

3、例如，公开号为cn117659623a的中国专利文献公开了一种改性环氧树脂制备方法，通过添加橡胶颗粒和使用互穿高分子网络技术，增加了树脂的韧性，橡胶颗粒在硬化过程中形成微相分离，有助于吸收应力和能量，从而减少裂缝的扩张，互穿高分子网络增强了材料的韧性，但这种改性环氧树脂的阻燃性能不佳；公开号为cn116284511a的中国专利文献公开了一种强韧性的环氧树脂制备方法、环氧树脂涂料及应用，先将2-(丁-3-烯氧基)-3-羟丙基乙酸酯作为单体进行加聚反应，得到加聚聚合物；再将含双键的多元不饱和酸开环，环氧化，得到长碳链环氧化物；加聚聚合物接枝到长碳链环氧化物上，得到强韧性的环氧树脂，通过对原有环氧树脂进行化学改性，得到的强韧性环氧树脂具有多个酯基柔性链和线型长碳链，提升了环氧树脂耐候性、韧性，但这种强韧性的环氧树脂不具备较优的耐高温性能。

4、因此，需要提供一种兼具高韧性、高阻燃性且固化色泽美观的环氧树脂用于储氢气瓶的成型。

技术实现思路

1、本发明解决的技术问题是提供一种环氧树脂组合物、储氢瓶及制备方法，目的在于克服储氢气瓶用环氧树脂耐火差的技术缺点，通过在目标环氧树脂体系进行增韧改性，阻燃助剂改性等手段，制备了一款兼具高韧性和高阻燃需求的，适用于湿法缠绕成型工艺的环氧树脂组合物，在保证储氢气瓶耐疲劳高韧性，高耐火性需求的同时，兼具外观美观不偏黄的成型效果，满足ⅳ型气瓶的市场需求。

2、为了解决上述问题，本发明的第一个方面提供一种环氧树脂组合物，其特征在于：

3、包括a组分和b组分；

4、所述a组分包括以下质量份数的组分：环氧树脂60～90份、活性稀释剂5～15份、第一反应型增韧剂10～20份、阻燃剂10～20份；

5、所述b组分包括以下质量份数的组分：酸酐固化剂80～100份、促进剂0.5～3、第二反应型增韧剂5～10份；

6、所述a组分与所述b组分的质量比为100：92～98。

7、优选地，所述a组分包括以下质量份数的组分：环氧树脂74～80份、活性稀释剂5～10份、第一反应型增韧剂15～16份、阻燃剂10～15份；所述b组分包括以下质量份数的组分：酸酐固化剂85～95份、促进剂1～3、第二反应型增韧剂5～10份。

8、优选地，所述a组分粘度为100～30000mpa·s，环氧当量为100-400g/eq；所述b组分粘度为10～3000mpa·s，酸酐当量为100-400g/eq。

9、优选地，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂、双酚f型环氧树脂和酚醛环氧树脂中的一种或几种的混合；所述活性稀释剂为单官能度的环氧活性稀释剂、双官能度的环氧活性稀释剂和多官能度的环氧活性稀释剂中的一种或几种的混合。

10、优选地，所述第一反应型增韧剂为橡胶弹性体、核壳增韧剂、特种工程塑料中的一种或几种的混合；所述第二反应型增韧剂为聚醚混合物，所述聚醚为羟基封端聚醚、胺基封端聚醚、羟基封端聚酯或羟基封端聚酯醚。

11、优选地,所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯、磷酸三乙酯、乙基膦酸二乙酯、甲基磷酸二甲酯、三磷酸酯、磷酸三甲苯酯、磷酸甲苯二苯酯中的一种或几种的混合；所述酸酐固化剂为甲基四氢苯酐、四氢苯酐、甲基六氢苯酐、六氢苯酐中的一种或几种的混合；所述促进剂为咪唑类促进剂或叔胺类促进剂中的一种或几种的混合。

12、本发明的第二个方面提供一种上述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

13、s1：将所述环氧树脂、所述活性稀释剂、所述第一反应型增韧剂和所述阻燃剂按重量份数比例混合，得到a组分；

14、s2：将所述酸酐固化剂、所述促进剂、所述第二反应型增韧剂混合，得到b组分；

15、s3：将所述a组分、所述b组分混合，得到所述环氧树脂组合物。

16、优选地，步骤s2中，先将1/3的酸酐固化剂与第二反应型增韧剂混合，再将剩余2/3的酸酐固化剂、促进剂依次加入进行混合，得到b组分。

17、优选地，步骤s2中，先将1/3的所述酸酐固化剂与所述第二反应型增韧剂在65-90℃下搅拌30-40min，降温至25～35℃；再将所述剩余2/3的酸酐固化剂、促进剂依次加入进行混合，搅拌30-40min，得到b组分。

18、本发明的第三个方面提供一种储氢瓶，其特征在于：

19、采用上述的环氧树脂组合物制成。

20、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

21、本发明的环氧树脂组合物，选用了多种反应性增韧剂对树脂体系进行协同增韧改性，使产品具有优异的力学性能和耐热性，其中tg≥110℃、拉伸强度≥70mpa、拉伸模量≥2800mpa、断裂伸长率≥4.5％；通过在树脂组合物中引无卤阻燃剂的方式，解决了产品耐火性差、燃烧时有污染、影响树脂与纤维浸润性等问题，在保证上述力学和耐热性的同时，其阻燃性能可达到ul94-v0；适用于湿法缠绕工艺，在保证上述力学、耐热性、阻燃性能的同时，产品固化物呈现半透明状，缠绕在气瓶上固化后不出现发黄等现象。

技术特征：

1.一种环氧树脂组合物，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物，其特征在于：

7.一种如权利要求1-6中任一项所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于：

10.一种储氢瓶，其特征在于：

技术总结本发明提供一种环氧树脂组合物储氢瓶及制备方法，其中环氧树脂组合物，包括A组分和B组分；所述A组分包括以下质量份数的组分：环氧树脂60～90份、活性稀释剂5～15份、第一反应型增韧剂10～20份、阻燃剂10～20份；所述B组分包括以下质量份数的组分：酸酐固化剂80～100份、促进剂0.5～3、第二反应型增韧剂5～10份；所述A组分与所述B组分的质量比为100：92～98。该环氧树脂组合物兼具优异的高韧性、耐热性和阻燃性。技术研发人员：蒋慧敏,钟富碧,姚亚琳,贾晨辉,张明辉受保护的技术使用者：北京玻钢院复合材料有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/4