[發明專利]一種碳纖維環氧樹脂復合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201810983361.0
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109181229B
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 趙清新;嚴兵;郎鳴華;何定軍;張林強;劉騰達;劉圣強;劉成;錢馨馨;郭海軍
• 申請（專利權）人: 江蘇澳盛復合材料科技有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L7/00;C08L9/00;C08L9/02;C08L89/00;C08L13/00;C08K7/06;C08K5/5419;B01J13/12
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

1.一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，包含作為基體材料的環氧樹脂組分A，作為增強相的碳纖維組分B和具有核殼結構的組分C，其中，所述組分B和組分C均勻分散于組分A中，且所述組分C中至少含有作為內核材料的組分X和作為包覆材料的Z。

2.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述的環氧樹脂組分A選自雙酚A型環氧樹脂、雙酚F型環氧樹脂、脂肪族環氧樹脂、縮水甘油酯型環氧樹脂、縮水甘油胺型環氧樹脂、環氧烯烴化合物中的一種或多種，且環氧樹脂組分A具有50-500mmol/100g樹脂的環氧值。

3.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述的碳纖維組分B為短切碳纖維，選自聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維中的一種或多種，所述短切碳纖維長度為1-50mm。

4.根據權利要求1所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述的組分C，分為高溫部分C1和低溫部分C2兩種：所述的高溫部分C1具有三層核殼包覆結構，包括作為內核的組分X，作為中間部分的功能材料Y1和作為包覆材料的Z1；所述的低溫部分C2具有三層核殼包覆結構，包括作為內核的組分X，作為中間部分的功能材料Y2和作為包覆材料的Z2。

5.根據權利要求4所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述高溫部分C1和低溫部分C2中的組分X選自全硫化羧基丁腈橡膠、端羥基丁腈橡膠、丁苯橡膠、羧基丁苯橡膠、丁腈橡膠、羧基丁腈橡膠、丙烯酸酯橡膠、丁吡橡膠中的一種或多種，且所述組分X是具有粒徑介于50-300nm的微粒。

6.根據權利要求4-5任一項所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述高溫部分C1中的功能材料Y1包括環氧樹脂固化劑和硅烷偶聯劑兩部分：其中環氧樹脂固化劑選自間苯二胺、間二甲苯二胺和二氨基二苯砜中的一種；硅烷偶聯劑選自氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一種。

7.根據權利要求4-6任一項所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述高溫部分C1中的包覆劑Z1選自聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、低密度聚乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯中的一種醇。

8.根據權利要求4所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述低溫部分C2中的功能材料Y2包括環氧樹脂固化劑和硅烷偶聯劑兩部分：其中環氧樹脂固化劑選自孟烷二胺、異氟爾酮二胺和2-乙基-4-甲基咪唑中的一種；硅烷偶聯劑選自氨乙基氨丙基三甲氧基硅烷、縮水甘油基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一種。

9.根據權利要求4或8所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物，其特征在于，所述低溫部分C2中的包覆劑Z2選自聚乙二醇、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚己內酯和聚丁二酸乙二醇酯中的一種。

10.根據權利要求1-9任一項所述的一種碳纖維增強環氧樹脂基組合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)分別向包覆劑Z1和Z2中加入溶劑，制備成質量比濃度為40～70％的液體備用；

(2)按照由內向外的順序，根據一定的份數比例，將內核X用功能材料Y1通過高速混合機攪拌混合包覆均勻后，干燥得到第一包覆產物，再將第一包覆產物加入包覆劑Z1的溶液，通過攪拌機以4000r/min的速度攪拌混合包裹均勻，在真空干燥箱中，在50℃溫度下干燥2小時得到高溫部分C1；按照同樣的制備方法，用內核X、功能材料Y2和包覆材料Z2制備出低溫部分C2，分別備用；

(3)將環氧樹脂組分A、碳纖維組分B和C1、C2按照一定的份數比例混合均勻得到所述的碳纖維環氧樹脂復合材料；

所述得到的碳纖維增強環氧樹脂基組合物的固化產物具有至少為70MPa的表觀層間剪切強度，至少800J/m²的層間斷裂韌度能。