[發(fā)明專利]一種雙馬樹脂LCM復(fù)合材料預(yù)成型體定型劑及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710359502.7
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開（公告）號(hào): CN107163575A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 岳偉;單瑞俊;賈艷榮;袁遠(yuǎn);常金
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇恒神股份有限公司
• 主分類號(hào): C08L79/08
• 分類號(hào): C08L79/08;C08L63/00;C08L63/04;C08L71/10;C08K5/13;C08K3/36;C08K9/04;C08K3/34
• 代理公司: 無錫市匯誠(chéng)永信專利代理事務(wù)所(普通合伙)32260
• 代理人: 張歡勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于LCM復(fù)合材料制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙馬樹脂LCM復(fù)合材料預(yù)成型體定型劑及其制備方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料液體模塑成型技術(shù)(LCM)技術(shù)是20世紀(jì)80年代以后迅速發(fā)展起來的一類高性能低成本制造技術(shù)，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代復(fù)合材料科學(xué)與工程學(xué)發(fā)展的主流，并形成了以RTM、VARI和RFI等工藝在內(nèi)的一系列高性能低成本先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)。

雙馬樹脂(BMI)作為一類先進(jìn)復(fù)合材料基體，憑借耐高溫、抗輻射、耐濕熱和低吸濕率等優(yōu)點(diǎn)，在與同類樹脂的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出，廣泛應(yīng)用于航空、航天等高科技領(lǐng)域。特別是液體成型技術(shù)與復(fù)合材料復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體制造技術(shù)的結(jié)合，使雙馬樹脂在復(fù)雜結(jié)構(gòu)制件的應(yīng)用方面進(jìn)一步拓展，在為F-22猛禽戰(zhàn)斗機(jī)制備復(fù)合材料部件時(shí)，由于氰特公司采用RTM大批量生產(chǎn)工藝，因此可以一次性制備出高達(dá)400件高強(qiáng)度、低公差的CYCOM 5250-4雙馬來酰亞胺樹脂基復(fù)合材料部件，大大提高了結(jié)構(gòu)完整性和服役性能。

國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)80年代后期為了適應(yīng)新型殲擊機(jī)研制的需要，開始對(duì)先進(jìn)BMI復(fù)合材料樹脂基體進(jìn)行了研究，取得一系列重要科研成果。目前已商品化的BMI樹脂主要有QY8911、QY9611、5405、5428、5429和6421等。由北京航空材料研究院研發(fā)的QY8911-Ⅳ和6421為RTM成型工藝樹脂，其中6421應(yīng)用較廣，具有較好的韌性，綜合力學(xué)性能優(yōu)良，可用于飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)件以及導(dǎo)彈彈體等。

對(duì)于液體成型復(fù)合材料復(fù)雜結(jié)構(gòu)整體制造技術(shù)，復(fù)合材料構(gòu)件形狀精度和尺寸精度的近凈型性是現(xiàn)代制造技術(shù)水平的重要標(biāo)志。由于織物及其預(yù)制體在鋪放過程中通常呈現(xiàn)蓬松狀態(tài)，具有壓力下非線性大變形的能力，并存在變形的極限，所以必須研究這種變形能力與近凈型性的關(guān)系，并借助特殊的定型材料，將某種預(yù)制狀態(tài)固定，因此這種技術(shù)又被稱為預(yù)定型技術(shù)，而用于預(yù)定型的輔助材料被稱為定型劑。

預(yù)成型技術(shù)一般是預(yù)先制成薄層單層件，再用此單層件在模具中鋪放設(shè)計(jì)所需的層數(shù)并制成整體結(jié)構(gòu)纖維預(yù)成型體。此技術(shù)的關(guān)鍵是選擇既具有足夠的粘附力又與樹脂相容的定型劑。它對(duì)定型、浸潤(rùn)、滲透和相容等起著決定性的作用。其主要作用是將纖維粘合在一起，保持預(yù)成型體形狀、防止纖維在注射樹脂時(shí)沖刷變形。只有采用合適的定型劑對(duì)織物及其結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)制，才能得到近凈形的預(yù)成型體。

定型劑預(yù)成型在一定程度上克服或彌補(bǔ)了編織預(yù)成型技術(shù)的不足，對(duì)質(zhì)量要求高，性能穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的制品尤為重要，尤其適用于制備結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的大型制品，在保證產(chǎn)品質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期及自動(dòng)化方面具有重要意義，是低成本化的有效途徑。

然而目前國(guó)內(nèi)外已商品化的適用于雙馬樹脂的定型劑產(chǎn)品較少。國(guó)外報(bào)道較多的為Cytec公司針對(duì)雙馬樹脂研制的預(yù)成型體定型劑CYCOM 782RTM，可以與5250-4RTM、5280-1RTM和824RTM等雙馬樹脂基體并用。國(guó)內(nèi)僅有北京航空材料研究院為了配合6421樹脂開發(fā)的定型劑ES-T541，該定型劑常溫下為固態(tài)，能溶解于丙酮溶劑而制備成溶液狀定型劑，并能制備成粉末狀定型劑。但是現(xiàn)有雙馬定型劑定型溫度均較高，一般在100～120℃/15～30min下預(yù)成型，如果可以降低定型劑定型溫度和縮短定型時(shí)間，將進(jìn)一步降低設(shè)備能耗并縮短預(yù)成型體加工周期，更加有益于降低復(fù)雜結(jié)構(gòu)大型制件預(yù)制體的制造成本。并且，傳統(tǒng)的雙馬定型劑制備方法為選擇一種環(huán)氧樹脂在180℃～200℃的高溫條件下先與二烯丙基雙酚A反應(yīng)提高分子量，再降溫到150℃，加入BDM型雙馬單體反應(yīng)，得到一定分子量的預(yù)聚物作為定型劑，由于要在高溫下兩次預(yù)聚合，其制備工藝復(fù)雜且溫度較高，并且一般為多組分，需經(jīng)過粉碎機(jī)分別粉碎后，再混合成粉末狀成品，不利于工藝過程的控制且成本高。另外，為了達(dá)到良好的定型效果，現(xiàn)有復(fù)合材料增強(qiáng)織物定型劑的用量約占基體樹脂用量的8％-15％，由于定型劑占據(jù)纖維預(yù)制體內(nèi)部的孔隙，降低了預(yù)制體的滲透率，增加了樹脂浸潤(rùn)時(shí)流動(dòng)阻力，并且過多的定型劑往往導(dǎo)致體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：提出一種雙馬樹脂LCM復(fù)合材料預(yù)成型體定型劑及其制備方法，以改善定型劑生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)成本；降低定型劑定型溫度和縮短定型時(shí)間，降低設(shè)備能耗并縮短預(yù)成型體加工周期，降低復(fù)雜結(jié)構(gòu)大型制件預(yù)制體的制造成本；并解決現(xiàn)有定型劑存在的用量大，定型劑占據(jù)纖維預(yù)制體內(nèi)部的孔隙，降低了預(yù)制體的滲透率，增加了樹脂浸潤(rùn)時(shí)流動(dòng)阻力，并且過多的定型劑導(dǎo)致體系玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的降低等問題。

具體來說，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：