[发明专利]一种降低液态成型用树脂基体固化收缩率的方法

说明书

技术领域

本发明属于液态成型热固性树脂基复合材料的固化收缩抑制技术，涉及一种降低液态成型用树脂基体固化收缩率的方法。

背景技术

在先进复合材料的低成本制造技术方面，以RTM、VARI技术为代表的液态成型技术是当前国际复合材料领域研究与发展的主流。在国外民机方面，欧洲A 380和美国Boeing 787飞机都已大量使用了液态成型技术。而液态成型复合材料技术的关键首先是有一个特低黏度的所谓“液态成型专用树脂”。为了获得特低的黏度，这些树脂的初始分子量一般都很小。在发生固化反应时，RTM树脂从初始的小分子结构变为体型交联结构，普遍将发生较大体积收缩，主要原因有二：一是热固性树脂通过化学反应进行固化交联，会因为化学键的生成，或化学反应中副产物的放出而发生固化体积收缩；二是高温生成的聚合物冷却到室温导致的热收缩。这两种收缩都会对高分子材料及复合材料的性能有一定影响。其中树脂因固化交联的体积收缩是不可忽视的重要因素，是一种对材料性能的潜在的破坏因素。树脂体积收缩产生的内应力，使得树脂基体内部、胶接接头或树脂基体与纤维界面之间在无外载时就已存在相当可观的残余应力，造成基体强度的下降，胶接接头的脱粘，或复合材料制件的开裂、挠曲以及尺寸不稳定等；也使界面容易受氧、水等环境因素的侵袭，使材料容易老化，影响其使用寿命。并使材料在受到外部载荷的时候，出现结构稳定性的突降。

目前，减少液态成型树脂固化体积收缩的途径主要包括，降低反应体系中官能团的浓度，加入高分子增韧剂，加入无机粉状填料，改进固化工艺，利用膨胀单体共聚等。但是上述方法均具有一定的局限性，如降低反应体系中官能团浓度将导致固化交联密度降低，进而降低树脂基体的耐热性和力学性能。加入高分子增韧剂或无机粉状填料会大大提高液态成型树脂的初始黏度，严重影响树脂对纤维预成型体的浸润效果。

发明内容

本发明的目的是提出一种不影响树脂基体的化学反应特性、耐热性、力学性能及成型工艺性的降低液态成型树脂基体固化收缩率的方法。

本发明的技术方案是在液态成型树脂基体中，添加固化收缩率为零的芳香二胺型苯并噁嗪树脂，其工艺步骤如下；

a)将液态成型树脂基体加热熔融变为液态，并进行机械搅拌直至其熔融均匀；

b)在基体树脂中加入占基体树脂重量5%~15%的芳香二胺型苯并噁嗪树脂，并保持机械搅拌直至加入物溶解完全；

c)将得到的混合物冷却至室温，得到改性树脂。

所述的液态成型树脂是中温环氧树脂或高温环氧树脂或氰酸酯树脂或双马来酰亚胺树脂。

本发明的优点是将与环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯树脂具有良好分子结构兼容性和化学反应特性的芳香二胺型苯并噁嗪树脂作为固化收缩抑制组分加入到上述基体树脂中，使这种低固化收缩率组分参与到原树脂基体的固化交联反应中，通过对基体树脂固化交联分子结构的调整大幅降低基体树脂的固化收缩率，并且不影响原基体树脂的耐热性、力学性能及成型工艺性。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。

在液态成型树脂基体中，添加一定含量的与原树脂体系具有良好分子结构兼容性和化学反应性的固化收缩抑制组分，通过对原树脂基体的固化交联结构在分子水平上的调整，降低基体树脂的固化收缩率，并保持其化学反应特性、耐热性、力学性能及成型工艺性。工艺步骤如下：

a)将液态成型树脂加热熔融变为液态，并进行机械搅拌直至其熔融均匀，

b)在基体树脂中加入占基体树脂重量5%~15%的固化收缩率为零的芳香二胺型苯并噁嗪树脂作为固化收缩抑制组分，并保持机械搅拌直至加入物溶解完全，再机械搅拌10min～30min至其完全溶解均匀，

c)将得到的混合物迅速冷却至室温，得到改性树脂。

根据原树脂基体的固化收缩特性，可调整固化收缩抑制组分芳香二胺型苯并噁嗪树脂的用量。

具体实施方式

实施例1

将典型的液态成型用中温环氧树脂，加热至45℃熔融变为液态，并进行机械搅拌直至其熔融均匀，在其中加入占基体树脂重量5%的芳香二胺型苯并噁嗪树脂，并保持机械搅拌直至苯并噁嗪树脂溶解完全，再机械搅拌10min，将得到的混合物迅速冷却至室温，得到改性树脂。

实施例2