[发明专利]一种增韧中温固化预浸料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体地说涉及一种增韧中温固化预浸料的制备方法。

背景技术

预浸料是应用量最大的复合材料中间体，中温固化环氧树脂体系被广泛应用于预浸料树脂基体。但环氧树脂固化后质脆，无法承受应力-应变、动力和热的冲击，因此需要对其进行增韧改性。如公开号为CN103333466A的中国发明专利申请采用聚乙烯醇缩丁醛PVB、多元酚、催化剂与环氧树脂反应得到一种高柔韧性环氧树脂。

在实际应用中，复合材料的增韧要与其成型工艺相匹配才具有实际应用意义。现行预浸料生产中存在树脂体系粘度过高或过低导致无法充分浸润纤维等缺陷。聚氨酯是一类性能优良的高分子材料，近几十年来，聚氨酯增韧改性环氧树脂技术具有很大发展，如公开号CN103113604A的中国发明专利申请采用聚氨酯预聚体改善中低温固化预浸料层间剪切强度。

将聚氨酯应用于预浸料环氧树脂基体具有以下优点：首先，聚氨酯是柔性聚醚软段与异氰酸酯硬段的组合，其中的柔性链段引入环氧树脂主链结构中，对基体树脂起到增韧作用；其次，聚氨酯具有灵活的分子结构可设计性，通过控制其分子量及其分布可以对预浸料环氧树脂体系进行粘度和粘性调节，使树脂基体在成型温度范围内具有可保持较长时间的粘度平台，保证充分浸润增强纤维，防止复合材料成型过程中的流胶；第三，聚氨酯中含有极性很强的氨基甲酸酯酯基，在树脂体系浸润纤维时可与增强纤维形成优良的粘结力。在环氧树脂中引入聚氨酯柔性链段可获得性能可调节、粘合强度优良的树脂体系，从而提升预浸料性能。

但是，现有中温固化预浸料制备技术存在以下技术问题：树脂脆性大、预浸料工艺性较差、成型过程容易流胶；或者增韧树脂粘度过大，难以充分浸润纤维等。

发明内容

本发明就是为了解决现有方法中存在的预浸料韧性和工艺性难以兼顾的缺陷，提供一种固化体系分散良好、涂膜工艺性好、预浸料面密度均匀且树脂断裂韧性及复合材料层间断裂韧性明显提高的增韧中温固化预浸料的制备方法。

为此，本发明提供一种增韧中温固化预浸料的制备方法，其包括以下步骤：(1)将异氰酸酯与聚醚多元醇以NCO：OH＝(8～5):4的摩尔比于反应釜中加热至60～90℃，反应3～6h得到端异氰酸酯基聚氨酯预聚体；(2)将步骤(1)得到的端异氰酸酯基聚氨酯预聚体与双酚型环氧树脂以质量比为1:(4～1)于反应釜中在70～100℃下进一步发生接枝反应，制备本征柔性环氧树脂；(3)将固化体系与液体环氧树脂捏合制备固化剂母料组分，在70～90℃下加入步骤(2)得到的本征柔性环氧树脂中，搅拌均匀得到预浸料环氧树脂体系；(4)将步骤(3)得到的预浸料环氧树脂体系采用胶膜机涂膜，经由复合机与增强纤维浸胶润复合，得到增韧的中温固化预浸料。

优选的，步骤(1)中的异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苄基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛二酮二异氰酸酯中的一种或几种。

优选的，步骤(1)中的聚醚多元醇为聚丙二醇、蓖麻油、聚氧化丙烯三醇、聚四氢呋喃二醇、聚丁二烯二醇、聚丁二烯-丙烯腈共聚二醇中的一种或几种。

优选的，步骤(1)中双酚型环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂中的一种或几种。

优选的，步骤(3)中，固化体系为脂环族多胺、咪唑、双氰胺、改性双氰胺中的一种或几种；所述液体环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂中的一种或几种。

优选的，液体环氧树脂与所述固化体系的质量比例为(170～75)：18。

优选的，本征柔性环氧树脂所占总体环氧树脂的质量比例为15％～75％。