[发明专利]中低温固化环氧树脂及其制备方法与在大丝束碳纤维环氧复合传动轴中的应用

说明书

技术领域

本发明属于汽车传动轴轻量化制造技术领域，具体涉及一种中低温固化环氧树脂及其制备方法与在大丝束碳纤维环氧复合传动轴中的应用。

背景技术

传动轴作为汽车传动系统中的重要传递动力的部件，其作用是与变速箱、驱动桥一并将发动机运转过程中产生的动力有效传递给车轮以使得汽车产生驱动力。研究表面，冲动系统自身运转过程中由于自重的原因将消耗发动机能量的20％，而金属材质的传动轴，由于金属自身较大的体密度而造成发动机能量利用效率的损失较大。汽车传动轴为主承力结构件，在使用过程中会受到非常大扭矩和弯矩，其转速高，离心力大，扭振较大，所以传动轴的强度和刚度是表明汽车冲动轴性能是否优异的关键指标。

复合材料材质的汽车传动轴具有重量轻，强度高，耐摩擦等优势，可以适用于大扭矩、高转速以及长跨距的应用。随着新能源汽车轻量化的发展，复合材料材质的传动轴是轻量化研究的热点。但目前仍然存在一些问题。如专利 CN105690793A公开了一种三维编织复合材料汽车传动轴及其制备方法，通过混杂纤维多向编织的方式进行三维多轴向植物结构组合，对传动轴特点部位进行结构强化。最后以热固性树脂胶液为基体材料，采用真空导入与快速热固化相结合的连续成型，最终形成混杂纤维植物的三维编织复合汽车传动轴组件，树脂选用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂的任意一种，纤维选用高模量纤维为M40J碳纤维和/或M60J碳纤维，碳化硅纤维，氧化铝纤维，玄武岩纤维的任意两种或两种以上混杂组合。该专利的缠绕工艺制备的复合材料传动轴存在刚度和强度不稳定的问题而无法保证寿命。专利CN104632861A公开了一种纤维复合材料汽车传动轴制备方法，采用缠绕方式将纤维及树脂缠绕到芯模，并高温固化成型，树脂为环氧树脂、不饱和聚酯、乙烯基树脂中的一种。纤维为碳纤维、玻璃纤维、kevlar纤维中的一种或者几种纤维的组合体。树脂固化温度高于100℃，优选120-160℃。该专利树脂体系固化时间长，导致生产周期缓慢，无法实现大规模快速生产，而且树脂固化温度一般都高于100℃，增加生产能耗。不能适应纤维复合材料汽车传动轴的生产需求。

此外，现有制备汽车传动轴的树脂体系，还存在一些其他问题。如专利 CN103113710 A公开了一种可常温固化的环氧预浸料，基体环氧树脂可以为双酚型环氧树脂、酚醛环氧树脂、邻甲酚醛环氧树脂、双酚A酚醛环氧树脂、脂环族环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂中的两种或几种。基体环氧树脂在60℃下粘度为5000-30000cps，优选粘度为5000-15000cps。该粘度特性的环氧树脂并不适合批量化制备传动轴的缠绕工艺。专利CN10355483A公开了一种中低温快速固化增强用环氧树脂材料的制备方法，脂组分A和固化剂组分B混合而成，其中树脂组分A由环氧树脂和环氧稀释剂组成；固化剂组分B由固化剂和促进剂组成；胺类固化剂为脂肪族胺类和改性脂肪族胺类化合物，包括三乙烯四胺、四乙烯五胺、甲基乙二胺和己二胺中的一种或任意几种的组合，当几种固化剂组合时，各组分固化剂比例任意选取，须要满足树脂组分A和固化剂组分B的质量比为100:(25-40)。该树脂对纤维的润湿性和浸润性不足，不能满足传动轴复合材料的制备要求。