[發明專利]一種納米復合增強織物定型劑及其應用

無效

• 申請號: 200910011204.4
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101532243A
• 公開（公告）日: 2009-09-16
• 發明（設計）人: 王柏臣;盧少微;陳平;李偉;馬克明;金保宏;于祺
• 申請（專利權）人: 沈陽航空工業學院;大連理工大學
• 主分類號: D06M11/74
• 分類號: D06M11/74;D06M11/79;D06M11/44;D06M15/51;D06M15/507;D06M15/55;D06M15/41;D06M15/59
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所
• 代理人: 甄玉荃;孫麗珠

技術領域

本發明屬于聚合物基復合材料成型技術領域，具體涉及一種液體模塑納米復合增強織物定型劑及其應用。

背景技術

由于制造成本約占高性能復合材料制品總成本的2/3，因此降低復合材料成本的核心是應用低成本制造技術。液體模塑工藝(LCM)作為一種先進的復合材料成型工藝，以其成本低、成型速度快、產品質量好、對環境污染小的優點和先進的工藝形式在國內外受到廣泛關注。LCM具有的低成本特性主要表現為復雜結構的整體制造和能夠生產近凈形(接近無余量)零件兩個方面，其中的關鍵就是使用定型劑和預成型技術。只有在采用合適的專用樹脂體系的同時對增強織物及其結構進行預制，才能得到近凈形的預定型體。預定型技術之一就是采用定型劑的方法把增強材料固定成與制品相同形狀的技術。定型劑必須滿足織物增強體預成型目的以及與樹脂能較好相容。此外，還要求定型劑Tg高于室溫，以保證預定型劑在常溫下為固態，這樣便于對預成型體進行工藝操作，同時Tg又不能太高，否則不利于對預成型體進行熱處理以獲得所需的形狀。在實際應用中，定型劑在樹脂的注射溫度下幾乎不溶于樹脂，其定型作用不能保證預成型體的整體性和近凈形性。一般情況下，為確保預定型效果，現有復合材料增強織物定型劑的用量約占基體樹脂用量的8％～15％，但是由于定型劑占據纖維預制體內部的孔隙，降低了預制體的滲透率。

發明內容

本發明為了解決現有定型劑用量較大，占據纖維預制體內部的孔隙，降低了預制體的滲透率，增加樹脂浸潤時的流動阻力以及Tg低影響定型效果等技術問題，而提供一種納米復合織物定型劑及其應用，具體解決技術方案是：將納米材料在超聲場中分散于定型劑樹脂溶液中，然后將納米復合定型劑溶液或由其制得的納米復合定型劑粉末均勻分布于增強織物表面。把由此獲得的納米復合增強織物進行剪裁、鋪層進而完成后續的液態成型過程，具體步驟為：

(1)制備定型劑溶液，將納米材料與定型劑樹脂丙酮溶液混合，在超聲場中分散，納米材料的用量為純定型劑樹脂用量的0.5％～3％。

(2)將納米復合定型劑溶液噴涂或刷涂在增強織物表面或將納米復合定型劑溶液烘干后制成粉末，均勻分散于增強織物表面，用量范圍為織物面密度的1％～5％。

(3)將表面施加納米復合定型劑的增強織物按設計要求進行裁剪、鋪疊，采用真空袋法成型即可獲得應用于液體模塑工藝的納米復合織物預成型體。

所述納米材料為單壁或多壁碳納米管、納米氧化鋅、納米二氧化硅或碳黑，其中單壁或多壁碳納米管為表面修飾和未修飾的碳納米管。

所述的定型劑樹脂采用不飽和聚酯、聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂和聚酰亞胺樹脂中的一種，或采用改性體系，或采用這些樹脂體系的任何組合。

所述液體模塑工藝指樹脂傳遞模塑RTM和樹脂膜熔滲RFI。

本發明具有的有益效果是：納米材料的引入大幅度提高了定型劑的Tg12℃～18℃，減少了定型劑的用量，進而減少了樹脂浸潤時的流動阻力，提高了預成型織物的尺寸穩定性，同時賦予LCM復合材料制品以功能性。可針對液體模塑工藝使用的樹脂體系選擇與其含有相同活性結構的定型劑樹脂，較好地解決了相容性問題。

實現了組元材料的優勢互補和加強，在定型劑用量不超過5％的前提下，滿足RTM工藝形狀精度、尺寸精度、整體性制造要求，同時盡可能減小對于增強織物滲透率的影響，穩定和提高織物或RTM復合材料性能。

由本發明制得納米復合增強織物定型劑既可以作為溶液直接使用，也可以制成粉末使用，具有廣闊的應用前景。

具體實施方式

納米復合增強織物定型劑，是將納米材料與質量百分比濃度為5％～20％的定型劑樹脂的丙酮溶液混合，在超聲場中分散12～24小時，超聲波功率為10～18W，頻率為40～70kHz；其中納米材料的用量為定型劑樹脂用量的0.5％～3％。其中：納米材料采用單壁或多壁碳納米管、納米氧化鋅、納米二氧化硅或碳黑中的一種；碳納米管采用未修飾的碳納米管、氨基、羧基、羥基或十二烷基苯磺酸鈉表面活性劑修飾碳納米管中的一種；定型劑樹脂指不飽和聚酯、聚酯、乙烯基樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、氰酸酯樹脂或聚酰亞胺樹脂，或者為改性體系，以及或者采用這些樹脂體系的任何組合中的一種。