[發明專利]樹脂組合物和樹脂基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110265333.3
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102382281A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 呂文麗;肖加余;曾竟成;邢素麗;蔣衛和
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學;岳陽昌德化工實業有限公司
• 主分類號: C08G59/24
• 分類號: C08G59/24;C08G59/42;C08L67/06;C08K5/1515;C08L63/02;C08K7/14;C08K7/06
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術領域

本發明主要涉及到樹脂材料領域，具體涉及一種樹脂組合物和一種樹脂基復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著近代科學技術的發展，運載火箭、導彈和航天飛機等空間運載工具以及飛機、汽車和船舶等交通工具都朝著可靠性好、壽命長和能耗低的方向發展。這些新的設計思想對樹脂基復合材料的性能，特別是耐高溫性能提出了更高的要求。

樹脂基復合材料一般由增強相和基體相組成，常用的增強相多為無機纖維，如玻璃纖維、碳纖維等，它們本身具有較高的耐熱性和力學性能；基體相為有機高分子材料，如環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等，大多數情況下耐熱性能不好，而且樹脂除了需要具備耐高溫性能外，還需要良好的力學性能、耐疲勞和耐沖擊性能等，單純的耐熱性好而其他綜合性能不好的樹脂，其使用價值也不大，比如二氧化雙環戊二烯(CDR-0122)是一種耐高溫的環氧樹脂，但其韌性較差，使它的應用受到了很大的限制。

因此，若能協調好環氧樹脂固化體系韌性和耐高溫性之間的矛盾，在保證它耐熱性變化不大或提高的情況下增強其韌性，這對擴大其應用領域具有很大的實用意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種耐高溫、增韌、適用期長、性能穩定、且成本較低的樹脂組合物，并相應提供一種含有該樹脂組合物的樹脂基復合材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種樹脂組合物，所述樹脂組合物由以下質量份數的組分復配得到：

二氧化雙環戊二烯????100份，

熱固性樹脂??????????10～50份，

固化劑??????????????51～76份，和

促進劑??????????????7～11份。

上述樹脂組合物中，所述的二氧化雙環戊二烯的環氧值為1.20～1.22，是三維結構，其分子結構式為：

上述樹脂組合物中，所述熱固性樹脂優選為雙酚A型環氧樹脂E-51(簡稱E-51)、雙酚A型環氧樹脂E-44、縮水甘油胺類樹脂600或不飽和聚酯樹脂3193。所述固化劑優選為順丁烯二酸酐(MA)、鄰苯二甲酸酐(PA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、四氫苯酐(THPA)或六氫苯酐(HHPA)。所述促進劑優選為丙三醇、三羥甲基丙烷、己三醇、乙二醇、丙二醇、丁二醇、或新戊二醇。

作為一個總的發明構思，本發明還提供一種樹脂基復合材料，該樹脂基復合材料是由上述的樹脂組合物混合增強材料后制備得到，所述增強材料包括碳纖維布或玻璃纖維布，所述樹脂基復合材料中樹脂基體的體積分數為30％～40％，所述增強材料形成的增強體的體積分數為60％～70％。所述增強體可進一步優選為04無堿玻璃布。

一種上述的樹脂基復合材料的制備方法，包括以下工藝步驟：

(1)制備預浸料：先將所述樹脂組合物中的四種組分加熱溶解，再減壓脫泡，然后加入稀釋劑1，2-環己二醇二縮水甘油醚稀釋，得到預浸料；

(2)模壓成型：將所述預浸料均勻涂在碳纖維布或玻璃纖維布上，合模，經保壓固化后脫模，制得樹脂基復合材料，制得的復合材料中，樹脂基體(樹脂組合物)在復合材料中的體積分數為30％～40％，增強體纖維(碳纖維布或玻璃纖維布)在復合材料中的體積分數為60％～70％。

作為對上述的制備方法的進一步改進，將保壓固化分為三個工藝步驟，分別包括預成型、固化成型和后固化，進一步地，所述的三個步驟的溫度分別控制在110℃～125℃、165℃～175℃和210℃～215℃。

上述的制備方法中，優選地，所述預成型的時間控制在4h，且前3h不加壓，3h后加壓至7MPa；所述的固化成型和后固化均保持所述預成型時的壓力(7MPa)固化3.5h。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明的樹脂組合物，通過二氧化雙環戊二烯與熱固性樹脂的復配，改善樹脂的多種性能，使得樹脂組合物耐高溫，兼具優良的力學性能；由本發明的樹脂組合物固化得到的樹脂澆鑄體，在保證耐高溫性能的同時，力學性能顯著提高，拉伸強度達到38.91MP～56.91MPa，彎曲強度達到99.12Mpa～117.68Mpa，玻璃化轉變溫度達到234.73℃～259.74℃。