[發(fā)明專利]環(huán)氧樹脂的改性方法及應(yīng)用改性環(huán)氧樹脂制備碳纖維復(fù)合材料的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010225034.2
• 申請(qǐng)日: 2010-07-13
• 公開（公告）號(hào): CN101864148A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉麗;唐一壬;劉青松;王曉明;張如良;劉立洵;姜再興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08K13/06;C08K9/04;C08K3/34;C08K5/18;C08K7/06;B29C70/34
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種樹脂的改性方法和采用改性的樹脂制備復(fù)合材料方法。

背景技術(shù)

炭纖維(CF)具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂作為碳纖維強(qiáng)化塑料（CFRP）常用的基體，它的粘接性好，機(jī)械性能優(yōu)異，但是，通用型的環(huán)氧樹脂固化后，質(zhì)地脆硬，抗沖擊性能較差，耐熱性不好。導(dǎo)致了目前制備的碳纖維/環(huán)氧樹脂體系的耐濕熱老化性能較差。目前國(guó)內(nèi)外改善復(fù)合材料性能的方法主要是針對(duì)碳纖維的本體性質(zhì)來(lái)開展的，而在基體的改性方面研究較少。若采用經(jīng)有機(jī)蒙脫土改性的環(huán)氧樹脂來(lái)增強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料，則有望大幅提高其力學(xué)性能、界面性能和耐熱性等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了解決環(huán)氧樹脂固化后，質(zhì)地脆硬，抗沖擊性能較差，制成的復(fù)合材料耐濕熱老化性能不好的問題，提供了一種環(huán)氧樹脂的改性方法及應(yīng)用改性環(huán)氧樹脂制備碳纖維復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明環(huán)氧樹脂的改性方法如下：一、將環(huán)氧樹脂E5I與有機(jī)蒙脫土按照質(zhì)量比為100﹕0.5～7的比例進(jìn)行插層；二、將步驟一得到的物質(zhì)與液態(tài)芳香二胺H-256按照質(zhì)量比為100﹕32的比例混合，然后在78℃～82℃的條件下加熱10～20min，再攪拌均勻，即得改性的環(huán)氧樹脂；步驟一中所述有機(jī)蒙脫土的牌號(hào)為I.28E、I.30p或I.44p。

應(yīng)用上述改性環(huán)氧樹脂制備碳纖維復(fù)合材料的方法如下：一、?模具處理：將模具用乙醇或丙酮擦拭干凈，均勻涂上脫模劑，放入100℃烘箱內(nèi)加熱30min，使模具被充分浸潤(rùn)；二、?纖維的纏繞：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB3357-82，剪切強(qiáng)度的試樣標(biāo)準(zhǔn)為長(zhǎng)×寬×厚為20mm×6.5mm×2mm，纖維體積含量為65%，碳纖維的線密度為0.395g/m，密度為1.76g/cm³，碳纖維纏繞38束；三、?試樣的制備與成型：采用改性的環(huán)氧樹脂將纏繞的碳纖維浸潤(rùn)完全，再將浸潤(rùn)好的碳纖維放入模具中，然后放在雙速手動(dòng)液壓機(jī)上，進(jìn)行固化，固化條件為：100℃直至凝膠點(diǎn)，時(shí)間為1.5h，然后在200MPa的條件下升溫至120℃，然后在120℃保溫2h，150℃保溫3h，最后保壓降溫，即得應(yīng)用改性環(huán)氧樹脂制備的復(fù)合材料。

應(yīng)用本發(fā)明改性的環(huán)氧樹脂制備的復(fù)合材料經(jīng)過耐濕熱老化后，其層間剪切強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度比未加入有機(jī)蒙脫土復(fù)合材料的降低幅度小，由此可見有機(jī)蒙脫土的加入使得復(fù)合材料的抗老化性能得到了大幅度的提升。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施方式十四中所得復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度對(duì)比圖，圖中表示老化前復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，表示老化后復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度；圖2是具體實(shí)施方式十四中所得復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度對(duì)比圖，圖中表示老化前復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度，表示老化后復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度；圖3是具體實(shí)施方式十五中所得復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度對(duì)比圖，圖中表示老化前復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度，表示老化后復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式中環(huán)氧樹脂的改性方法如下：一、將環(huán)氧樹脂E5I與有機(jī)蒙脫土按照質(zhì)量比為100﹕0.5～7的比例進(jìn)行插層；二、將步驟一得到的物質(zhì)與液態(tài)芳香二胺H-256按照質(zhì)量比為100﹕32的比例混合，然后在78℃～82℃的條件下加熱10～20min，再攪拌均勻，即得改性的環(huán)氧樹脂。

本實(shí)施方式步驟一中所述的插層方法如下：將環(huán)氧樹脂E5I與有機(jī)蒙脫土按照質(zhì)量比為100﹕0.5～7的比例混合后，利用恒溫水浴槽控制溫度在100℃，攪拌速率為?300r/min的條件下，攪拌1小時(shí)，即完成插層。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是步驟一中所述有機(jī)蒙脫土的牌號(hào)為I.28E、I.30p或I.44p。其它與具體實(shí)施方式一相同。

本實(shí)施方式中所述的牌號(hào)為I.28E的有機(jī)蒙脫土由蒙脫土被CH₃(CH₂)₁₇N(CH₃)₃改性制成。

本實(shí)施方式中所述的牌號(hào)為I.30p的有機(jī)蒙脫土由蒙脫土被CH₃(CH₂)₁₇NH₃改性制成。