[發明專利]采用熱熔樹脂基體制備高韌性熱熔預浸料的方法

有效

• 申請號: 201210410286.1
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102922855A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 鐘翔嶼;包建文;李曄;陳祥寶
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: B32B37/06
• 分類號: B32B37/06;B32B27/04;B32B27/12;D06M15/41;D06M15/37;D06M15/55;C03C25/32
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 陳宏林

技術領域

本發明是一種采用熱熔樹脂基體制備高韌性熱熔預浸料的方法，屬于復合材料預浸料制備技術。

背景技術

在新一代航空航天飛行器當中，纖維增強樹脂基復合材料在結構重量中所占的比重顯著增大，使用部位也更加廣泛，但復合材料的使用部位受到復合材料韌性的限制，在許多結構上尤其是主承力結構上要求復合材料具有更好的韌性，這要求樹脂基體的韌性需要提高。

按韌性的高低，樹脂基體可劃分為三代，第一代為不增韌樹脂，以5208為代表；第二代為中等增韌樹脂，以914為代表；第三代為高韌性樹脂體系，以M21、3900－2等為代表。

復合材料的高韌化一直以來是復合材料的發展方向和難題，而樹脂基體高韌化是復合材料高韌化的解決辦法之一。樹脂普通高韌化配制方法難以回避的難題是一方面需提高韌性，需要大量增加熱塑性塑料含量，另一方面，熱塑性塑料增加到一定程度會使得樹脂黏度急劇上升，給基體樹脂配制、預浸料制備工藝（成膜性）和預浸料使用工藝性（粘性）等帶來極大困難。

基于以上問題，國內外主要采用高韌性樹脂體系，主要方法有：1）采用本征高韌性的環氧樹脂及相應的高韌性結構為骨架的固化劑，同時為保證工藝性，熔入熱塑性塑料或橡膠，但這種方法需要特殊的原材料，不但提高了成本，而且為大量的工程應用帶來供應上的問題；2）采用熱塑性絲束與碳纖維編織成織物再進行預浸或成型，從而增加熱塑性塑料含量，提高韌性，如977－20體系就是采用這種方法，該方法的最大缺點是降低了復合材料的纖維體積含量，犧牲了復合材料的力學性能；3）采用微膠囊方法，將熱塑性塑料粉料或橡膠包裹在囊芯，這種方法雖可提高韌性，但韌性的提高受到微膠囊含量的限制，而且耐熱性受膠囊外殼的影響可能有所降低。

發明內容

本發明正是針對上述現有技術中存在狀況而設計提供了一種采用熱熔樹脂基體制備高韌性熱熔預浸料的方法，其目的是使預浸料獲得良好的工藝性能，尤其是鋪覆性能。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明所述采用熱熔樹脂基體制備高韌性熱熔預浸料的方法，該方法是將增強纖維或織物的兩面鋪貼樹脂膠膜，再將兩面鋪貼樹脂膠膜的增強纖維或織物進行熱壓預浸，使樹脂膠膜流動并浸潤增強纖維或織物，經冷卻收卷后得到預浸料，其特征在于：

在增強纖維或織物未鋪貼樹脂膠膜前，在增強纖維或織物的單面或雙面，分散小粒徑的熱塑性塑料粉料，粉料粒度為100～2000目，粉料與樹脂膠膜的重量比為1:(0.1～5)，粉料與樹脂膠膜的材料匹配關系采用如下之一：

⑴樹脂膠膜采用酚醛樹脂時，粉料采用聚砜、聚酰胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的一種或幾種；

⑵樹脂膠膜采用環氧樹脂時，粉料采用聚砜、聚酰胺、聚醚砜、聚醚酰亞胺、聚醚醚酮中的一種或幾種；

⑶樹脂膠膜采用氰酸酯樹脂時，粉料采用聚砜、聚醚砜、聚醚酰亞胺、聚四氟乙烯中的一種或幾種；

⑷樹脂膠膜采用雙馬來酰亞胺樹脂時，粉料采用聚砜、聚醚砜、聚醚酰亞胺、熱塑性聚酰亞胺、聚醚醚酮中的一種或幾種；

⑸樹脂膠膜采用熱固性聚酰亞胺樹脂時，粉料采用熱塑性聚酰亞胺；

⑹樹脂膠膜采用苯并噁嗪樹脂時，粉料采用聚醚酰亞胺、聚醚醚酮、聚四氟乙烯中的一種或幾種。

所述增強纖維為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維中的一種或幾種，所述織物為碳纖維、玻璃纖維、玄武巖纖維、芳綸纖維中的一種或幾種經由機織、針織或編織成的織物。

本發明技術方案是將小粒徑熱塑性粉料定量分散在增強纖維或織物表面上，而后將工藝性良好的熱固性樹脂制備成膠膜并與增強纖維或織物復合，經加熱加壓預浸后，使工藝性優良的熱固性樹脂基體以膠膜形式富集于預浸料表面，從而提供優良的鋪覆性。

傳統樹脂增韌方法是在樹脂配制過程中，在熱和樹脂混合的作用下，熱塑性塑料全部或部分熔融于熱固性樹脂中，從而引起樹脂體系的黏度上升，黏度的急劇上升直接帶來預浸料鋪覆性劣化，并導致預浸料在復合材料制造時難以被壓實，帶來加壓壓力提高，易導致復合材料出現內部缺陷。本方法將熱塑性塑料與熱固性樹脂在樹脂配制時分離，并根據熱固性樹脂及熱塑性塑料的熔融性進行相應選擇，避免熱塑性塑料熔融于熱固性樹脂中，樹脂體系的黏度基本保持不變，保證了預浸料的鋪覆性。