[發明專利]環氧樹脂組合物及使用其制備膠膜、預浸料、復合材料的方法無效

申請號：	201210079341.3	申請日：	2012-03-22
公開（公告）號：	CN102604045A	公開（公告）日：	2012-07-25
發明（設計）人：	吳唯;劉明昌;陳玉;韋鵬	申請（專利權）人：	華東理工大學
主分類號：	C08G59/50	分類號：	C08G59/50;C08J5/18;C08L63/02;C08K7/06;C08J5/04;B29C43/58
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摘要：
搜索關鍵詞：	環氧樹脂組合使用制備膠膜預浸料復合材料方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種碳纖維環氧樹脂預浸料、其復合材料以及預浸料、其原料膠膜、其復合材料的制備方法。

背景技術

碳纖維/聚合物復合材料最初只應用于航空航天、國防軍工等高尖端領域，隨著碳纖維生產規模的擴大、成本的降低以及碳纖維應用技術的發展，碳纖維增強聚合物復合材料在民用領域的應用也得到了迅速的發展。它們廣泛應用于航空航天、軍工、汽車工業、體育運動器材(如自行車、球拍、魚竿、滑雪板和帆船等)和建筑材料等領域。

碳纖維增強環氧樹脂預浸料是碳纖維增強環氧樹脂復合材料的中間產物，其性能的好壞直接影響復合材料的性能好壞，因此，在預浸料生產過程中，對樹脂配方和預浸料加工工藝的研究至關重要。

根據碳纖維增強環氧樹脂預浸料的特點及發展趨勢，以碳纖維為增強材料，采用膠膜法(干法的一種)，開發單向碳纖維增強環氧樹脂預浸料。膠膜法制造預浸料不含溶劑，有利于制成低空隙含量的高性能復合材料；膠膜的厚度是可控制的，因而預浸料中樹脂含量也可得到精確控制；對樹脂基體材料配制成的糊狀體或膠膜可隨時檢查它們的凝膠時間、粘性等技術指標，從而可嚴格控制預浸料的質量。

單向碳纖維增強環氧樹脂復合材料彎曲強度主要由纖維承擔大部分載荷，而復合材料的層間剪切強度主要由纖維與基體間的界面粘接強度和基體的強度決定。基體和纖維增強材料之間界面粘接強度主要由樹脂基體本身以及復合材料加工工藝決定，因此，在樹脂組合物確定的情況下，復合材料加工工藝就顯得至關重要。

另外，環氧樹脂固化劑的種類和結構很大程度上決定著樹脂體系的固化行為、強度。直鏈結構型的脂肪胺具有柔性鏈段，鏈段構象多，賦予環氧樹脂固化物一定的柔韌性和沖擊強度，但同時會降低固化物彎曲強度；芳香族胺類固化劑具有剛性苯環結構，使環氧樹脂固化物的力學性能大大提高。因此，針對高強度的碳纖維增強環氧樹脂復合材料中，芳香胺的使用比脂肪胺較為理想。但是，芳香胺一般都是結晶體，與脂肪胺使用操作上較麻煩，若使用時與環氧樹脂加熱混合往往會縮短適用期。在制備預浸料中，樹脂太硬而預浸料發脆，樹脂粘度太小又影響預浸料的制備及復合材料的加工。因此，樹脂組合物在各溫度下的物態控制很重要。

發明內容

要解決的技術問題：

為了避免溶劑的使用及降低復合材料中的空隙含量，本發明提供了一種固化劑為固體的樹脂組合物，利用膠膜法制備單向碳纖維增強環氧樹脂預浸料。但是，膠膜法要求樹脂基體熔融溫度較低，且熔融后具有較低的粘度。

另外，為了得到較高力學性能的復合材料，本發明通過優化復合材料加工工藝條件，提出了一種單向碳纖維增強環氧樹脂復合材料的制備方法。

技術方案：

一種用于形成預浸料的樹脂組合物，配方和配比為：環氧樹脂A，20～80質量份數；環氧樹脂B，20～80質量份數；芳香胺固化劑：13～35質量份數。另外，預浸料成分還包括碳纖維。

所述的環氧樹脂為：E-55、E-51、E-44、E-42、E-33、E-21、E-20、CYD-011、CYD-012、CYD-014、CYD-128。芳香胺為：對苯二胺、間苯二胺、4，4’-二氨基二苯甲烷、4，4’-二氨基二苯基砜。

所述的碳纖維為通用碳纖維：T300、T400H、T700、T800、IM6、IM7、IM8中的一種，每束碳纖維為3K、6K或12K。

一種上述樹脂組合物的膠膜的制備方法，制備方法如下：

a、按前述質量比例稱取液體環氧樹脂、固體環氧樹脂、固化劑芳香胺，先將部分液體環氧樹脂及固化劑置于容器中加熱、攪拌條件下升溫至100～180℃，攪拌均勻，并快速冷卻至70℃以下；

b、再將剩余的環氧樹脂加入到上述混合物中，在90℃條件下攪拌均勻，并于真空烘箱中脫泡；

c、將上述b中均勻混合物傾倒在脫膜紙上，在溫度為60～90℃的平臺上，采用刮膜法制備厚度均勻、表面光滑、不粘手、不粘紙且可隨意彎曲的膠膜。