[发明专利]耐高温高性能减毒性环氧基体及应用及其复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧基体及应用及其复合材料的制备方法。

背景技术

耐高温环氧基体是复合材料的重要组成部分，复合材料的耐热性能主要取决于树脂基体。适于玻璃纤维的耐高温环氧基体并不能完全适于碳纤维，因为碳纤维表面活性基团少，因此碳纤维表面活性低，与环氧基体浸润性差，导致其与环氧基体的界面结合力较差，使界面成为复合材料最薄弱处，限制复合材料性能的发挥；另一方面，碳纤维与环氧基体热膨胀系数相差较大，导致界面性能较差，而界面性能是复合材料中最重要的性能。

现有技术为了提高复合材料的耐热性能和界面性能，在耐高温环氧基体中使用芳香族固化剂（毒性较大），或将碳纤维表面进行改性，不仅导致碳纤维复合材料制备方法复杂，而且毒性较大，污染环境，制造成本高。

现有耐高温环氧基体及其复合材料的制备方法存在以下问题：

一、毒性较大，不利于环境保护：制备过程中需要加入芳香族固化剂。芳香族固化剂不仅毒性较大，而且是固态，需要将芳香族固化剂加热至熔点以上温度（≥65℃）高温熔化成液体后才能应用，芳香族固化剂高温熔化成液体或应用时易挥发，不仅造成环境污染，而且危害健康，不利于环境保护，且存在安全隐患。

二、制备方法复杂、制备成本高：制备过程中需要电热干燥箱等设备将芳香族固化剂加热到其熔点以上至液状，既消耗能源，又消耗时间，且应用过程中为了使芳香族固化剂保持为液状或不产生凝固状态，环氧基体（胶）的温度必须保持在≥室温，或≥芳香族固化剂熔点以上温度，使成本增加。

用现有耐高温环氧基体与碳纤维制备复合材料时，为了提高碳纤维复合材料的耐热性能和界面性能，在耐高温环氧基体中使用芳香族固化剂（毒性较大），或将碳纤维表面进行改性，不仅导致碳纤维复合材料制备方法复杂，而且毒性较大，污染环境，制造成本高。

发明内容

本发明要解决现有耐高温环氧基体及其复合材料的制备方法存在制备方法复杂，毒性较大，污染环境及制备成本高的问题，而提供耐高温高性能减毒性环氧基体及应用及其复合材料的制备方法。

本发明的耐高温高性能减毒性环氧基体，其特征在于耐高温高性能减毒性环氧基体是由A、B和C制成；所述的A为脂环族三官能度环氧树脂；所述的B为粘度为(0.013pa·s/25℃～10pa·s/25℃)的环氧树脂；所述的C为间二氮茂类固化剂；所述的间二氮茂类固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑；所述的A与B的质量比为100:(0～45)；所述的A与C的质量比为100:(1～25)。

本发明耐高温高性能减毒性环氧基体的应用，其特征在于耐高温高性能减毒性环氧基体作为胶粘剂使用，耐高温高性能减毒性环氧基体作为胶粘剂使用方法如下所示：将材料表面打磨，打磨面为粘接面，然后将粘接面擦干净，得到预处理后的粘接面，将耐高温高性能减毒性环氧基体涂覆至预处理后的粘接面并贴合，得到待固化粘接件，再将待固化粘接件梯度升温固化，得到梯度升温固化后的粘接件，最后将梯度升温固化后的粘接件自然冷却至18℃～62℃，即得到耐高温高性能减毒性环氧基体胶粘剂粘接件。

本发明的耐高温高性能减毒性环氧基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：

一、成型：用耐高温高性能减毒性环氧基体浸渍增强材料进行成型，得到浸渍后的增强材料预制件；

所述的浸渍后的增强材料预制件中含有耐高温高性能减毒性环氧基体的质量百分数为16%～98%；

二、固化：将浸渍后的增强材料预制件梯度升温固化，得到固化后的材料，最后将固化后的材料自然冷却至18℃～62℃，即得到耐高温高性能减毒性环氧基复合材料；

步骤一中所述的耐高温高性能减毒性环氧基体是按照以下步骤制备的：a、称取A、B和C；所述的A为脂环族三官能度环氧树脂；所述的B为粘度为(0.013pa·s/25℃～10pa·s/25℃)的环氧树脂；所述的C为间二氮茂类固化剂；所述的间二氮茂类固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑；所述的A与B的质量比为100:(0～45)；所述的A与C的质量比为100:(1～25)；b、将步骤a称取的A、B和C混合均匀，即得到耐高温高性能减毒性环氧基体。