[发明专利]一种增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体涉及增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料及其制备方法。 

背景技术

环氧树脂/玻璃纤维复合材料是目前应用最广的复合材料之一，具有密度小（仅为钢的四分之一）、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异等优点，另外其原材料来源广泛、加工成型简便、生产效率高，可设计性强，是广泛应用于国民经济和国防建设中的一种重要复合材料。 

虽然环氧树脂具有粘结力强，加工性好和收缩率小等特性，成为预浸料领域应用最多的热固性树脂之一，但是未经增韧处理的环氧树脂因交联密度高，脆性很大，其疲劳强度和冲击韧性难以满足产品性能要求。环氧树脂的增韧机理一般包括两种：第一种是基于“海岛结构”的橡胶填充技术，强调的是海岛结构的均一性与分散性，其海岛与树脂的结合为嵌入式。第二种是采用以液态丁腈橡胶为代表的高分子材料，强调的是与树脂的结合能力。值得注意的是，环氧树脂中加入这些增韧剂后韧性有了较大提高的同时，材料的弯曲强度、拉伸强度和耐热性能等有不同程度的降低，存在许多不足之处。 

环氧树脂/玻璃纤维预浸料是制备其复合材料的重要方法之一，目前预浸料生产工艺主要有溶液浸渍法和热熔法两种，所用装置和工艺比较复杂，生成成本偏高高，而且预浸料中树脂含量不易控制。 

此外，玻璃纤维和玻璃纤维布具有强度高、尺寸稳定、耐高温和耐腐蚀性好等优点，但是也有明显的缺点，例如脆性、不耐折、不耐磨，这些缺点严重影响其使用寿命。通过对玻璃纤维和玻璃纤维布进行表面处理，可以提高玻璃纤维和玻璃纤维布耐折及耐磨性能，改善与树脂的表面浸润性，延长玻璃纤维复合材料的使用寿命。当前，玻璃纤维和玻璃纤维布的表面处理方法主要采用浸润剂处理，此方法存在如下问题，有待解决：1、玻璃纤维经浸润剂浸渍处理后，须经过预烘、烘焙等工序，将浸渍液烘干并使其在纤维表面成膜，过程中工艺复杂，处理速度慢,耗能较高；2、浸润剂储存稳定性有待提高，使用过程中常常发生分相，进而影响浸胶质量；3、浸润剂中偶联剂含量偏高，且性质不稳定，也会影响实际使用效果。 

以上问题常常导致玻璃纤维复合材料制品的树脂含量偏低、机械强度不高，而且生产成本较高。 

低温等离子体技术是近年来迅速发展的一种有效的表面处理方法，可以对塑料、橡胶、金属、陶瓷和玻璃等进行表面改性，其特点是室温下就可以在基体表面引起多种化学和物理反应，包括产生刻蚀而粗糙、表面交联和引入含氧极性基团等，使得其表面亲水性、粘结性等性能大大改善，而基体的性能基本不发生变化。 

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种抗冲击、韧性好的增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料。 

本发明的另一目的在于提供一种上述增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料的制备工艺，其中利用添加有相应比例增韧剂的环氧树脂浸渍的玻璃纤维编织布，采用真空灌注工艺制备增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料。 

根据本发明的一个方面，提供一种增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料，其包括作为增强纤维的玻璃纤维、作为基体树脂的增韧环氧树脂和离型纸，其特征在于，所述增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料通过采用真空灌注工艺，使玻璃纤维经增韧环氧树脂浸渍后形成基体树脂完全浸透增强纤维的预浸料制备，所述增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料的树脂含量大于等于15%且小于等于30%，并且其表面覆盖有一层离型纸。 

所述增韧环氧树脂/玻璃纤维预浸料的树脂含量优选为20%。 

在一些实施方案中，所述增韧环氧树脂按重量份由100份双酚A环氧树脂（环氧值为0.41-0.56）、20-40份的固化剂和0.10-1.5份的增韧剂制成。 

作为优选方案，所述固化剂为间苯二胺和4,4-二氨基二苯甲烷（DDM）的混合胺固化剂。 

优选地，4,4-二氨基二苯甲烷（DDM）的重量为间苯二胺重量的15-75wt%。 

优选地，所述增韧剂为树枝状大分子功能化的二氧化硅或二氧化钛亚微米粒子增韧剂。