[發明專利]一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410833899.5
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104403279B
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 徐蕤;熊建民;洪麗;陳大華;秦玉林
• 申請（專利權）人: 蕪湖市汽車產業技術研究院有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L95/00;C08K7/06;C08G59/50;C08J5/04
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司34107
• 代理人: 張永生

技術領域

本發明屬于聚合物改性和復合材料領域，特別涉及一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法。

背景技術

環氧樹脂/碳纖維復合材料以其高比強度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕等眾多優異性能而廣泛應用于航天、汽車、電子、體育用品以及醫療器械上。眾所周知，環氧樹脂固化后得到一種三維不溶不融網狀結構，這種結構表現為質脆的特點，當負載或者缺陷產生的微裂紋時容易迅速擴散而使材料失效，從而影響其使用范圍。因此需對環氧樹脂/碳纖維復合材料進行增韌處理以提高其沖擊強度。

目前，環氧樹脂/碳纖維復合材料的增韌方法主要有橡膠增韌、熱塑性彈性體增韌、剛性粒子增韌。這些方法無疑都能在一定程度上改善復合材料的沖擊韌性。但由于與環氧樹脂的相容性欠佳，往往伴隨著其他力學性能的降低。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明提供了一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法，采用瀝青作為增韌劑來改善環氧樹脂/碳纖維復合材料的韌性。

本發明提供的一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)、將100份環氧樹脂、5-15份瀝青，10-35份環氧稀釋劑在室溫下混合攪拌均勻，降低混合體系粘度至500-850mPa.S，加入20-30份固化劑，攪拌均勻，放入真空干燥箱中脫氣泡10-20min；

(2)、采用真空袋壓法用步驟(1)制備的樹脂混合物對碳纖維進行浸潤，然后按照80℃/1h+120℃/2h+150℃/2h的固化工藝進行固化；

(3)將固化好的碳纖維復合材料脫模，修剪，打磨，切割成規定樣條形狀后待測。

所述環氧樹脂為雙酚A環氧樹脂、雙酚F環氧樹脂、雙酚S環氧樹脂任意一種，粘度為1000-5500mPa·S；

所述瀝青的針入度60-75mm，軟化點45-60℃；

所述環氧稀釋劑為丁基縮水甘油醚、1,4-丁二醇二縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油醚任意一種；

所述固化劑為二乙烯三胺，三乙烯四胺，間苯二甲胺任意一種。

與現有技術相比，本發明采用瀝青作為增韌劑來改善環氧樹脂/碳纖維復合材料的韌性。盡管瀝青與環氧樹脂溶度參數較大，相容性不良，但是加入固化劑后混合體系的相容性優異，基本能形成均一體系。所用增韌環氧樹脂/碳纖維復合材料的原料為瀝青，其來源廣泛，價格便宜，且有良好的增韌效果。

具體實施方式

實施例1

一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)、將100份環氧樹脂雙酚A環氧樹脂，粘度5260mPa·S，12份瀝青(針入度70mm，軟化點45℃)，35份丁基縮水甘油醚在室溫下混合攪拌均勻，降低混合體系粘度至840mPa.S，加入20份間苯二甲胺并攪拌均勻，置于真空干燥箱中脫氣泡15min；

(2)、采用真空袋壓法用步驟(1)制備的樹脂混合物對碳纖維進行浸潤，然后按照80℃/1h+120℃/2h+150℃/2h的固化工藝進行固化；

(3)將固化好的碳纖維復合材料脫模，修剪，打磨，切割成規定樣條形狀后待測。

同時制備空白試驗樣條，按照“GBT1451-2005纖維增強塑料簡支梁式沖擊韌性試驗方法”測定瀝青增韌環氧樹脂/碳纖維復合材料的沖擊強度為179.6kj/m2，空白樣條為133.4kj/m2，沖擊韌性增加34.6％。

實施例2

一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)、將100份環氧樹脂雙酚F環氧樹脂，粘度1860mPaS，5份瀝青(針入度70mm，軟化點45℃)，20份1,4-丁二醇二縮水甘油醚在室溫下混合攪拌均勻，降低混合體系粘度至560mPa.S，加入24份二乙烯三胺并攪拌均勻，置于真空干燥箱中脫氣泡15min。

(2)、采用真空袋壓法用步驟(1)制備的樹脂混合物對碳纖維進行浸潤，然后按照80℃/1h+120℃/2h+150℃/2h的固化工藝進行固化；

(3)、將固化好的碳纖維復合材料脫模，修剪，打磨，切割成規定樣條形狀后待測。

同時制備空白試驗樣條，按照“GBT1451-2005纖維增強塑料簡支梁式沖擊韌性試驗方法”測定瀝青增韌環氧樹脂/碳纖維復合材料的沖擊強度為205.2kj/m2，空白樣條為166.4kj/m2，沖擊韌性增加23.3％。

實施例3

一種高韌性環氧樹脂碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：