[發明專利]一種環氧樹脂組合物的制備方法及利用其制備M族碳纖維/基體樹脂復合材料的方法

有效

• 申請號: 201310378705.2
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103408902A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 陳澤明;王超;李博弘;曹先啟;杜明
• 申請（專利權）人: 黑龍江省科學院石油化學研究院
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L33/04;C08L75/04;C08K7/06;B29C70/40;B29C43/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種環氧樹脂組合物制備方法和一種M族碳纖維/基體樹脂復合材料的制備方法。

背景技術

復合材料界面強度的提高，很大程度上依靠纖維表面性能。纖維表面處理方法有很多，其中涂層法最為簡單實用，這類表面處理劑主要為有機硅偶聯劑、鈦酸酯、絡合物等，在一定條件下涂覆在纖維表面，用于提高復合材料的界面剪切強度。但是，使用這些處理劑后，對于高模量的某些纖維界面強度提高小，甚至沒有效果。通常的環氧樹脂雖然對金屬材料具有良好的粘接強度，但是粘接非金屬材料強度低，特別是對纖維，因此現有技術制備的環氧樹脂用于制備M族碳纖維/基體樹脂復合材料時存在界面強度低的問題且利用現階段技術制備的M族碳纖維/基體樹脂復合材料界面強度低。

發明內容

本發明的目的要解決現有制備方法所制備的環氧樹脂無法用于制備高界面強度的M族碳纖維/基體樹脂復合材料的問題和利用現階段技術制備的M族碳纖維/基體樹脂復合材料界面強度低的問題，而提供一種環氧樹脂組合物的制備方法及利用其制備高界面強度的M族碳纖維/基體樹脂復合材料的方法。

一種環氧樹脂組合物的制備方法，具體是按照以下步驟進行的：

步驟一：稱量：按重量份數稱取70～100份的環氧樹脂、1～10份的聚丙烯酸、1～10份的聚氨酯和0.01～0.1份的催化劑；

步驟二：將步驟一稱取的70～100份的環氧樹脂加熱到140℃～160℃，然后加入步驟一稱取的1～10份的聚丙烯酸和1～10份的聚氨酯，再加入步驟一稱取的0.01～0.1份的催化劑，在溫度為140～160℃的條件下反應1.2h～1.8h，得到環氧樹脂組合物。

一種利用上述環氧樹脂組合物制備M族碳纖維/基體樹脂復合材料的方法，具體是按照以下步驟進行的：

步驟一：將環氧樹脂組合物冷卻至40℃～60℃時加入稀釋劑I，制成環氧樹脂組合物溶液，溶液中環氧樹脂組合物的質量分數為40～60%。

步驟二：將基體樹脂溶解在稀釋劑II中制成基體樹脂溶液，溶液中基體樹脂的質量分數為40～60%；

步驟三：將基體樹脂溶液和環氧樹脂組合物溶液按照重量份數配比基體樹脂溶液:環氧樹脂組合物溶液100:(5～25)，并在室溫條件下進行混合，直到混合均勻，得到混合樹脂溶液；

步驟四：采用連續浸漬法，通過擠膠輥牽引，利用混合樹脂溶液在膠槽中對單束M族碳纖維進行浸潤，M族碳纖維纏繞在固定柱上40～60匝，將纏繞在固定柱上的M族碳纖維在溫度為65℃～75℃的條件下進行干燥，干燥時間為0..8h～1.2h，即得到M族碳纖維/基體樹脂復合材料的毛坯料；

步驟五：將M族碳纖維/基體樹脂復合材料的毛坯料置于模具中，然后利用平板硫化機XLB-D0.5MN在壓強為0.7MPa～0.8MPa條件下進行模壓成型，最后通過固化處理，得到M族碳纖維/基體樹脂復合材料；

步驟二中所述的基體樹脂為4211基體樹脂，步驟四中所述的M族碳纖維為M55J碳纖維，碳纖維K數為3K～80K。

本發明優點：

本發明提供一種環氧樹脂組合物的制備方法，該方法制備出的環氧樹脂組合物能制備高界面強度的M族碳纖維/基體樹脂復合材料，同時通過利用本發明的方法制備的環氧樹脂所制備M族碳纖維/基體樹脂復合材料的有界面強度高的優點。在上述環氧樹脂組合物加入量為5份的情況下（按基體樹脂重量分數配比為100份計算）相比單純加入環氧樹脂制備的M族碳纖維/基體樹脂復合材料界面剪切強度提高10.1%，相比不加入環氧樹脂或環氧樹脂組合物的M族碳纖維/基體樹脂復合材料界面剪切強度提高了3.1%。加入量為5～25份的M族碳纖維/基體樹脂復合材料界面剪切強度達到43.3MPa～47.6MPa。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式中一種環氧樹脂組合物的制備方法是按照以下步驟進行的：

步驟一：稱量：按重量份數稱取70～100份的環氧樹脂、1～10份的聚丙烯酸、1～10份的聚氨酯和0.01～0.1份的催化劑；

步驟二：將步驟一稱取的70～100份的環氧樹脂加熱到140℃～160℃，然后加入步驟一稱取的1～10份的聚丙烯酸和1～10份的聚氨酯，再加入步驟一稱取的0.01～0.1份的催化劑，在溫度為140～160℃的條件下反應1.2h～1.8h，得到環氧樹脂組合物。

具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一的不同之處在于：步驟一中所稱量的的環氧樹脂為90份，聚丙烯酸酯為5份、聚氨酯5份，催化劑為0.05份，其他與具體實施方式一相同。