[發(fā)明專利]預(yù)浸料增韌樹(shù)脂和預(yù)浸料增韌層及預(yù)浸料及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011161100.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114479358A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐建華;張藕生;余榮祿;王鑫;王芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司上海石油化工研究院
• 主分類號(hào): C08L63/02
• 分類號(hào): C08L63/02;C08L81/06;C08K5/13;C08L61/16;C08J5/18;C08J5/24;C08L63/00;C08K7/06;B32B9/00;B32B9/06;B32B29/02;B32B7/06;B32B27/12;B32B27/32
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;雷月

本發(fā)明公開(kāi)了一種預(yù)浸料增韌樹(shù)脂和預(yù)浸料增韌層及預(yù)浸料及其制備方法和應(yīng)用。預(yù)浸料增韌樹(shù)脂包括環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚類化合物、催化劑和熱塑性樹(shù)脂。采用該預(yù)浸料增韌樹(shù)脂制備的預(yù)浸料增韌層進(jìn)而得到的預(yù)浸料和層壓板，具有預(yù)浸料增韌樹(shù)脂體系黏度低、有利于工藝操作且浸漬效果好，制備的預(yù)浸料可以保持良好的粘性，制備的層壓板沖擊后壓縮強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種預(yù)浸料增韌樹(shù)脂及其制備方法和應(yīng)用，一種預(yù)浸料增韌層及其制備方法和應(yīng)用，以及一種預(yù)浸料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比模量、比強(qiáng)度高，抗疲勞、耐腐蝕，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等性能特點(diǎn)，得到廣泛應(yīng)用，是航天航空飛行器主承力結(jié)構(gòu)件優(yōu)選的輕量化、高性能材料之一，在航天航空、軍工、汽車輕量化等眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，且應(yīng)用比重日益增大。按韌性高低，先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料分為三代。由于第一代復(fù)合材料呈現(xiàn)脆性材料性能特征，層合板的性能對(duì)沖擊載荷引起的損傷、特別是分層損傷敏感，為此，要求開(kāi)發(fā)增韌環(huán)氧樹(shù)脂基體和改進(jìn)纖維增強(qiáng)方式等措施提高抗沖擊的能力。第二代復(fù)合材料為增韌改性的樹(shù)脂基復(fù)合材料，所用基體樹(shù)脂為977、6376、5260等熱塑性樹(shù)脂增韌體系，增強(qiáng)纖維以東麗公司T800H和Hercules公司的IM7中模高強(qiáng)碳纖維為代表。典型應(yīng)用是波音公司B777飛機(jī)尾翼以及其它飛機(jī)的機(jī)翼、機(jī)身、平尾、地板梁、艙門、整流罩、發(fā)送機(jī)葉片等。作為民機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)減重的候選方案，波音公司提出碳纖維性能改進(jìn)指標(biāo)，并制定了碳纖維增強(qiáng)材料、中模量高強(qiáng)度紗和織物標(biāo)準(zhǔn)BMS8-17。1990年5月波音公司又提出了高韌性碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料標(biāo)準(zhǔn)(BMS8-276)，提出了適合民機(jī)主承力結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的技術(shù)指標(biāo)體系，第三代高韌性樹(shù)脂基復(fù)合材料應(yīng)運(yùn)而生，采用富樹(shù)脂層間增韌或插層增韌技術(shù)，大大提升了沖擊后壓縮強(qiáng)度(CAI)，代表性基體樹(shù)脂為Toray 3900、Hexcel8552等，具有代表性的東麗高韌性T800/3900預(yù)浸料主要用于波音公司B787主承力結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

高CAI要求復(fù)合材料具有高韌性，而提高韌性的主要途徑是進(jìn)行基體樹(shù)脂增韌和層間增韌。基體樹(shù)脂增韌優(yōu)先考慮采用熱塑性樹(shù)脂作為增韌劑，在提高韌性的同時(shí)能保證復(fù)合材料的耐熱性不會(huì)下降。Hexcel公司專利EP2607411采用聚醚砜(PES)樹(shù)脂和聚酰胺(PA)粒子對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基體進(jìn)行復(fù)合增韌改性，PES以完全溶解的方式存在于環(huán)氧樹(shù)脂中而PA粒子則以分散狀態(tài)存在于環(huán)氧樹(shù)脂中，采用該增韌樹(shù)脂基體制備的碳纖維預(yù)浸料其層壓板CAI可達(dá)到350MPa。由于熱塑性樹(shù)脂含量接近30wt％，該增韌樹(shù)脂基體的黏度很高，對(duì)樹(shù)脂基體的混合工藝和后續(xù)的涂膜、預(yù)浸工藝要求很高。

CN1923506A公開(kāi)了一種增韌的復(fù)合材料層合板及其制備方法，其公開(kāi)了“離位增韌”技術(shù)用以解決高含量熱塑性樹(shù)脂直接溶解或分散在樹(shù)脂基體中所造成一系列工藝問(wèn)題。“離位增韌”技術(shù)將熱塑性樹(shù)脂以薄膜、粉末等形式置于兩層經(jīng)低粘度樹(shù)脂基體浸漬的碳纖維層之間，有針對(duì)性地提高復(fù)合材料的層間韌性，從而顯著提高復(fù)合材料的CAI。CN104842619A提供了一種高韌性多層結(jié)構(gòu)預(yù)浸料制造工藝，在樹(shù)脂層-纖維層-樹(shù)脂層三層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增設(shè)一層或多層增韌層，增韌層以薄膜、粉末或者織物等形式存在，增韌后的復(fù)合材料CAI達(dá)到260MPa。盡管上述增韌技術(shù)取得了較好的增韌效果，但是同時(shí)也帶來(lái)其它的問(wèn)題，將導(dǎo)致預(yù)浸料粘性的喪失。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的熱塑性樹(shù)脂增韌環(huán)氧樹(shù)脂基體導(dǎo)致體系黏度高、對(duì)混合工藝和后續(xù)的涂膜等工藝要求高且浸漬纖維效果差，預(yù)浸料層間增韌導(dǎo)致預(yù)浸料粘性下降，以及層壓板沖擊后壓縮強(qiáng)度低難以滿足復(fù)合材料性能要求的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新的預(yù)浸料增韌樹(shù)脂，采用該預(yù)浸料增韌樹(shù)脂制備的預(yù)浸料增韌層進(jìn)而得到的預(yù)浸料和層壓板，具有預(yù)浸料增韌樹(shù)脂體系黏度低、有利于工藝操作且浸漬效果好，制備的預(yù)浸料可以保持良好的粘性，制備的層壓板沖擊后壓縮強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明第一方面提供了一種預(yù)浸料增韌樹(shù)脂，包括環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚類化合物、催化劑和熱塑性樹(shù)脂。

根據(jù)本發(fā)明所述的預(yù)浸料增韌樹(shù)脂的一些實(shí)施方式，預(yù)浸料增韌樹(shù)脂中各物質(zhì)的含量為：