[發(fā)明專利]一種流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410347618.5
• 申請(qǐng)日: 2014-07-21
• 公開（公告）號(hào): CN104164053A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白雪蓮;王磊;韓成智;凌輝;張藝萌;尚呈元;張東霞;臧千;闕偉婧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天材料及工藝研究所;中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L77/10;C08L23/06;C08K7/06;C08K3/04;C08K7/14;C08K7/10;C08J5/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料及其制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

熱壓罐成型工藝是航空航天高性能樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件常用的制造工藝之一，其用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、整體尺寸較大的樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件。

傳統(tǒng)的樹脂體系在采用熱壓罐成型工藝制備樹脂基復(fù)合材料時(shí)，需根據(jù)樹脂流變特性確定成型過程中的升溫速率、保溫臺(tái)階、加壓點(diǎn)以及吸膠工藝過程。復(fù)合材料成型過程中的加壓點(diǎn)和吸膠工藝過程的設(shè)定需根據(jù)復(fù)合材料制件的尺寸、厚度以及模具結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行變化，對(duì)工藝經(jīng)驗(yàn)依賴較大，常常導(dǎo)致復(fù)合材料制件質(zhì)量的波動(dòng)較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：提供了一種能夠在熱壓罐成型工程中實(shí)現(xiàn)進(jìn)罐加壓和零吸膠工藝控制方式的流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料體系，解決了加壓點(diǎn)控制和吸膠工藝帶來的復(fù)合材料制件質(zhì)量波動(dòng)性大和成型效率低的問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：一種流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料，包括流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂體系和增強(qiáng)材料，其中，流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂體系由環(huán)氧樹脂組分、流變控制組分和固化組分組成且最低黏度大于4Pa.s；所述環(huán)氧樹脂組分為單一的環(huán)氧樹脂或多種環(huán)氧樹脂的組合物；所述流變控制組分為環(huán)氧樹脂改性劑與環(huán)氧樹脂的預(yù)聚物或者混合物；所述固化劑組分為單一固化劑或是多種固化劑組合物或者固化劑和促進(jìn)劑的組合物；其中，環(huán)氧樹脂組分的質(zhì)量含量為10-90％，流變控制組分的質(zhì)量含量為5-60％，固化組分的質(zhì)量含量為2-30％。

所述的環(huán)氧樹脂組分為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧、溴化環(huán)氧、三官能度環(huán)氧、四官能度環(huán)氧、酚醛清漆型環(huán)氧或甲醛清漆型環(huán)氧中的一種或多種的組合物。

所述固化劑為多元胺類固化劑、有機(jī)酸酐類、聚硫醇類化合物、氨基樹脂、異氰酸酯化合物、陰離子聚合固化劑、陽離子聚合固化劑、咪唑類中的一種或者幾種的組合物；促進(jìn)劑為尿素化合物、聚脲類化合物、咪唑和咪唑類衍生物的一種或幾種的組合物。

所述環(huán)氧樹脂改性劑為端環(huán)氧基橡膠、端羧基橡膠、大分子丁腈橡膠、熱塑性樹脂、核殼粒子、無機(jī)物粒子中的一種或者幾種的組合物。

所述熱塑性樹脂包括聚醚酮、聚砜、聚醚砜、熱塑性聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯醚或聚酰亞胺的一種或幾種的組合物；所述無機(jī)物粒子包括SiO₂或Sb₂O₃的一種或兩種。

所述增強(qiáng)材料為碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、芳香族聚酰胺纖維、高分子量聚乙烯纖維或玄武巖纖維中的一種或者幾種的組合。

所述流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料按照以下步驟制備：

(1)環(huán)氧樹脂組分的制備

將固態(tài)、半固態(tài)或者液態(tài)的環(huán)氧樹脂放入干燥的容器內(nèi)加熱并攪拌得到熔融的環(huán)氧樹脂或者環(huán)氧樹脂混合物；

(2)流變控制組分的制備

將固態(tài)、半固態(tài)或者液態(tài)的環(huán)氧樹脂放入干燥容器內(nèi)加熱并攪拌得到流動(dòng)性較好的環(huán)氧樹脂；然后加入環(huán)氧樹脂改性劑進(jìn)行化學(xué)預(yù)聚或者熱物理混合得到流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂體系的流變控制組分；

(3)固化劑組分的制備

將液態(tài)環(huán)氧樹脂放入干燥的容器中加熱并攪拌得到低黏度環(huán)氧樹脂，在其中加入固化劑組分后攪拌，然后將所得混合物通過研磨得到流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂固化劑組分；

(4)流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂體系的制備

將步驟(1)中制備的環(huán)氧樹脂組分和步驟(3)中制備的固化劑組分加入到步驟(2)制備的流變控制組分中，在真空條件下攪拌，得到流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂體系。

(5)流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料的制備

以步驟(4)得到的流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂為基體材料制備成熱熔膠膜，然后與增強(qiáng)材料復(fù)合得到流動(dòng)可控環(huán)氧樹脂預(yù)浸料。

所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂、雙酚F型環(huán)氧樹脂、雙酚S型環(huán)氧樹脂、酚醛環(huán)氧、溴化環(huán)氧、三官能度環(huán)氧、四官能度環(huán)氧、酚醛清漆型環(huán)氧和甲醛清漆型環(huán)氧中的一種或多種的組合物。

所述環(huán)氧樹脂改性劑為端環(huán)氧基橡膠、端羧基橡膠、大分子丁腈橡膠、熱塑性樹脂、核殼粒子、無機(jī)物粒子中的一種或者幾種的組合物。

所述熱塑性樹脂包括聚醚酮、聚砜、聚醚砜、熱塑性聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚碳酸酯、聚苯醚或聚酰亞胺的一種或幾種的組合物；所述無機(jī)物粒子包括SiO₂或Sb₂O₃的一種或兩種。

所述固化劑組分為單一固化劑或多種固化劑組合物或者固化劑和促進(jìn)劑的組合物。