[發明專利]一種OoA成型熱熔法預浸料用環氧樹脂組合物

有效

• 申請號: 202110852265.4
• 申請日: 2021-07-27
• 公開（公告）號: CN113512273B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發明（設計）人: 張琦;莊純;鞠博文;劉千立;謝鐘清;陳軍;李錢福;唐靳梅;徐鑫敏;熊琬婕;王曉蕾;田杰
• 申請（專利權）人: 上海復合材料科技有限公司
• 主分類號: C08L63/02
• 分類號: C08L63/02;C08L63/00;C08L83/04;C08J5/24
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明公開了一種OoA成型熱熔法預浸料用環氧樹脂組合物；首先制備改性韌性環氧樹脂，將增韌劑與至少一種液態雙官能度環氧樹脂共混得到改性韌性環氧樹脂，在一定溫度下，加入至少一種固體環氧樹脂熔融混合進行粘度粘性調控得到混合物A；其次將固體潛伏性固化劑與液體雙官能度環氧樹脂過三輥研磨機，使固化劑能在樹脂中分散均勻得到混合物B，將混合物A和混合物B利用機械攪拌混合分散均勻得到環氧樹脂組合物。該樹脂體系具有良好的潛伏性，粘度平臺較長，揮發份含量少，樹脂反應活性高，斷裂韌性好。采用該樹脂制備的熱熔法預浸料纖維與樹脂匹配性好，并提出兩種OoA成型夾雜氣體排出方法，制備的復合材料孔隙率低，力學性能佳。

技術領域

本發明屬于碳纖維復合材料的技術領域，具體涉及一種OoA成型熱熔法預浸料用快速固化高韌性環氧樹脂組合物及其制備方法。

背景技術

隨著我國從航天大國向航天強國的邁進，部分運載器由一年的一發到現在一年的五六發，面對更高密度，更高強度的科研生產任務，對運載器的生產周期要求更加緊迫，因此縮短制備運載器結構件的時間事關重要，而現在大部分碳纖維復合材料結構件仍以傳統熱壓罐和模壓為主的成型工藝，該成型工藝不僅成型周期長、設備投資昂貴、能耗高，且成型效率較低，無法滿足高性能復合材料產品快速低成本制造的要求、阻礙了復合材料產能的進一步擴大。以VARI、RTM為代表的液態成型在低成本制造上具有較大的優勢，但其制造的復合材料產品纖維體積含量低，性能較差，也無法滿足航空航天領域對高性能復合材料的需求。

目前航天用高性能樹脂主要為AG80四官能環氧樹脂、氰酸酯樹脂等高耐熱樹脂體系，該樹脂體系固化速度較慢，無法提高固化效率；且熱壓罐成型與模壓成型用熱熔法預浸料樹脂體系主要通過聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)等熱塑性樹脂進行增韌增粘改性，但熱塑性樹脂劣勢在于分子量大，加工過程中會導致樹脂體系的粘度急劇上升，預浸料的工藝性和鋪覆性劣化，同時樹脂體系對纖維束的浸潤性也會變差，增韌的同時影響樹脂與纖維的匹配性。

專利號為CN201610365714的在先專利，公開了一種耐高溫固化的環氧樹脂碳纖維預浸料。該發明使用四官能團環氧樹脂，所得環氧樹脂組合物粘度較大，反應活性較高，很難達到OoA成型工藝粘度與凝膠時間要求。

發明內容

本發明針對現有熱壓罐成型和模壓成型工藝成本較高，成型效率低且樹脂體系韌性不足等缺點；為了提高復合材料結構件的成型質量、成型效率降低工藝成本，制備高性能樹脂體系，擴寬復合材料的使用領域，提供了一種OoA成型熱熔法預浸料用快速固化高韌性環氧樹脂組合物。

為了解決上述問題，本發明采取了以下技術方案：

第一方面，本發明涉及一種OoA成型熱熔法預浸料用快速固化高韌性環氧樹脂組合物，所述環氧樹脂組合物包括以下重量份數的各組分：液態雙官能團環氧樹脂10-30份，固體雙官能團環氧樹脂50-70份，胺類固化劑5-15份，增韌劑10-20份，促進劑0.5-2份。

進一步的，所述液態雙官能團環氧樹脂為雙酚F型環氧樹脂、E51環氧樹脂、E44環氧樹脂中的任意一種或幾種的組合。本發明中選用三種不同粘度液態三官能團環氧樹脂，意在微調熱熔法預浸料的粘度粘性，且其中一種樹脂起到分散粉末胺類固化劑的作用。

進一步的，所述固體雙官能團環氧樹脂為E20環氧樹脂、704環氧樹脂、噁唑烷酮改性環氧樹脂中的任意一種或幾種的組合。本發明加入固體雙官能團環氧樹脂主要增加常溫樹脂體系的粘度，且固體雙官能團環氧樹脂熔點較低，樹脂體系在較低溫度就可以達到較低的粘度，且粘度平臺區較長。固體環氧樹脂的加入也增加了樹脂體系的成膜特性，適用于制備熱熔法預浸料。

進一步的，所述胺類固化劑為雙氰胺、4,4’-二氨基二苯基砜、間苯二胺、雙胍類化合物中的任意一種或幾種的組合。固化劑采用研磨的方式可以增加粉狀固化劑分散均勻性，不會產生放熱集中點或應力集中點。雙氰胺固化劑固化速度快，適合于快速固化體系，且制備熱熔法預浸料儲存期長，屬于潛伏性固化劑。