[發明專利]用于低溫熱熔法制備碳纖維預浸料的環氧樹脂及制備方法

無效

• 申請號: 201210385400.X
• 申請日: 2012-10-12
• 公開（公告）號: CN102898622A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 嚴生虎;馬丹;張躍;劉建武;沈介發
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C08G59/56
• 分類號: C08G59/56;C08L63/02;C08K7/06;C08K3/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明涉及一種適用于低溫熱熔法制備碳纖維預浸料的環氧樹脂及制備方法,屬于環氧樹脂制備技術領域。

背景技術

碳纖維預浸料就是以碳纖維為強化纖維，再將其浸漬到樹脂基體中。高性能碳纖維增強樹脂基復合材料以其高比強、高比模、性能可設計性及綜合性能優異等特點而在航空、航天、兵器和艦船等領域得到普遍重視，并已在航空航天領域得到了較廣泛的應用。一般說來，碳纖維預浸料可以進行層合或纏繞，經熱固化后制得多種功能性的復合材料。

為了提高碳纖維非取向方向的強度、及剪切強度，提高碳纖維和基體樹脂的粘結性是必要的。眾所周知，用于提高強化纖維和基體樹脂的相容性的方法有對碳纖維的表面處理，如對碳纖維電解氧化等方法。然而，通過調節基體樹脂的性能用以提高碳纖維和基體樹脂間的結合性才能更好、更廣的拓展碳纖維預浸料的功能性和實用性。

作為熱固性樹脂的代表，環氧樹脂具有良好的物理化學性能，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好，對堿及大部分溶劑穩定。而良好的粘結性能、優良的浸潤性和工藝性能，對于制造高性能的碳纖維預浸料來說有其不可替代的作用。

CN?101805493?A的專利申請中圍繞著一種耐高溫碳纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法和用途進行細述。此專利中提出將一類潛伏性促進劑脂肪氫氟酸鹽引入到樹脂體系中，?可以有效的降低復合材料在模具中的成型時間，有效的提高生產效率、降低生產成本，同時還確保了預浸料的貯存期，滿足在180?℃高溫環境下的使用要求。

CN?102076735?A的專利申請旨在探討環氧樹脂組合物以及作為基體樹脂的預浸料坯的應用。該專利申請中將環氧樹脂的組分和含量進行系統介紹，而且對組分的含量進行了優化，此種環氧樹脂組合物應用于預浸料體系可以體現優異的耐高溫性和耐濕熱型，并且可以得到具有高機械特性的復合材料。

由日本東麗株式會社在中國申請的CN?1242792?A?的專利中，闡述了一種樹脂混合物浸潤于強化纖維所得的預浸料及此種熱固性樹脂組合物和強化纖維組成的碳纖維強化復合材料。并對樹脂體系的壓縮強度、拉伸強度、層間剪切強度和抗沖擊性進行了測試評估。

CN201110071475.6?涉及一種碳纖維廢絲增強聚碳酸酯復合材料及其制備方法，得到力學性能優良、耐候性好、熱穩定性強、抗靜電的復合材料。

發明內容

本發明的目的在于提供了一種適用于低溫熱熔法制備碳纖維預浸料用的熱固性環氧樹脂體系。通過控制樹脂體系的粘度來調整預浸料的粘接性能。熱熔法預浸料的樹脂體系一般要求熔融溫度較低，且熔融后具有較低的粘度，因此樹脂體系在加工溫度時的粘度應足夠低，以便樹脂能充分浸潤纖維束中的每根單絲，使纖維與基體界面間在加工過程中獲得較強的粘接性，但為了提高粘接性的保持力，使預浸料在貯存過程中不流延，要提高常溫或低溫下樹脂體系的粘度。

本發明的技術方案是：一種用于低溫熱熔法制備碳纖維預浸料的環氧樹脂組合物，由雙酚A環氧樹脂、活性稀釋劑和復配型固化劑組成；

其中所述活性稀釋劑為己二醇二縮水甘油醚，它與雙酚A環氧樹脂的重量比為1?:?2.?0?~?1?:?5.?0；

其中所述復配型固化劑由苯二胺固化劑、脲類化合物3-（3,4-二氯苯基）-1,?1-二甲脲促進劑和異辛酸鈷鹽催化劑組成，其重量比為3：3：4。復配型固化劑與混合物A（將雙酚A環氧樹脂和活性稀釋劑按比例均勻淚合，得混合物A）的重量比為1?:?10.?0?~?1?:?12.?5。

上述的環氧樹脂組合物中所述雙酚A環氧樹脂的物性指標為：環氧當量170?~?1909/?eq，可水解氯300?~?1000ppm，?室溫下的粘度8000?~?11000mPa.s，外觀為透明無雜質。?

上述的環氧樹脂組合物及其所述復合型固化劑按配方比例混合充分攪拌，并將混合物通過三輥研磨機進行再混合，確保固化體系的均勻性，并要求此固化體系在常溫下可以保持潛伏狀態；室溫下固化24小時；再在相對濕度50%下固化24小時。

如以上所述的一種適用于低溫熱熔法制備碳纖維預浸料用環氧樹脂組合物的制備方法，由如下步驟組成：

（1）將雙酚A環氧樹脂和活性稀釋劑均勻淚合，得混合物A；其次，在室溫下將復配型固化劑與混合物A均勻混合，得混合物B；