[发明专利]一种快速固化预浸料用环氧树脂体系及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料中树脂制备领域，具体涉及一种快速固化预浸料用环氧树脂体系及其制备方法。

背景技术

纤维增强树脂复合材料以其耐高温、耐摩擦、耐腐蚀、高比强、高比模等优良性能在航空、航天和舰船等领域得到了广泛的应用。预浸料是制备复合材料的中间体，其性能又主要取决于树脂体系。因此，预浸料用树脂体系的研发成为复合材料领域关注的热点。作为热固性树脂的代表，环氧树脂具有良好的物理化学性能，其固化物介电性能良好，收缩率小，尺寸稳定，硬度高， 韧性好，对碱及大部分溶剂稳定。特别是环氧树脂良好的粘结性能和优异的纤维浸润性能，对于制造预浸料具有其不可替代的作用。但目前预浸料用环氧树脂体系固化时间长，一般在180分钟左右。

发明内容

本发明的目的是提供一种快速固化预浸料用环氧树脂体系。

本发明的目的还在于提供上述快速固化预浸料用环氧树脂体系的制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现:一种快速固化预浸料用环氧树脂体系的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：①环氧树脂体系基体树脂的制备:将双酚A环氧树脂、多官能基酚醛环氧树脂、卤化环氧树脂和多官能基缩水甘油胺树脂按配比量逐步加入到以油浴加温的设备中，110℃下充分搅拌、充分混合后，冷却到70～75℃，得基体树脂；

② 将潜伏性固化剂、促进剂和催化剂按配比混合后，在三辊研磨机上进行研磨混合，直至磨细且均匀得固化剂组合物；

③ 将步骤②得到的固化剂组合物逐步加入到70～75℃、且搅拌下的步骤①所得的基体树脂中，使潜伏性固化剂、促进剂和催化剂均匀分散；出料，即得快速固化预浸料用环氧树脂体系；

所述步骤①中所述双酚A环氧树脂、多官能基酚醛环氧树脂、卤化环氧树脂和多官能基缩水甘油胺树脂的重量配比为双酚A环氧树脂: 多官能度酚醛环氧树脂：卤化环氧树脂：多官能基缩水甘油胺树脂 =20～40：20～30：20～30：5～20；

所述步骤③基体树脂、潜伏性固化剂、促进剂和催化剂的重量配比为：基体树脂：潜伏固化剂：促进剂：催化剂 = 100 ：4～7 ：1.5～3.0：0.05～0.15。

本发明所述卤化环氧树脂为氟化环氧树脂、溴化环氧树脂中的一种或组合。

本发明所述多官能基酚醛树脂为多官能基苯酚线性酚醛环氧树脂、多官能基邻甲酚线性酚醛环氧树脂中的一种或组合。

本发明所述多官能基缩水甘油胺树脂为三缩水甘油基三聚异氰酸酯、四缩水甘油基二甲苯二胺、四缩水甘油基二氨基二亚甲基苯中的一种或组合。

进一步地，步骤①中所述双酚A环氧树脂为液体或固体，其量根据季节而变化。

本发明步骤②中的潜伏性固化剂为双氰胺。

本发明步骤②中的促进剂为苯甲基二甲脲、3-（3，4二氯苯基）-1，1-二甲脲中的一种或组合。

本发明步骤②中催化剂为环烷酸钴、环烷酸铬、硬脂酸钴、辛酸钴中的一种或组合。

本发明的产品，其技术指标如下：

本发明通过加入催化剂和增大多官能基树脂比例，使固化时间缩短到30分钟以内，可降低复合材料成型工艺的成本；由于充分应用了多种环氧树脂特性的协同效应，使体系对纤维具有良好的浸润性，可用作碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等多种纤维预浸料的制作。本发明制作的碳纤维预浸料、玻璃纤维预浸料和芳纶纤维预浸料，已成功应用于航空面罩箱、民航飞机和高速列车座椅以及直升机风道组件、飞行员头盔的生产。

具体实施方式

实施例1

将双氰胺10.8公斤、苯基二甲脲2.7公斤和环烷酸钴、环烷酸铬、硬脂酸钴的混合物0.12公斤混合后，在三辊研磨机上进行研磨混合，制成固化剂组合物； 在带油浴加温的300立升的反应釜中逐步加入液体双酚A环氧树脂20公斤、缓慢升温，搅拌下逐步固体双酚A环氧树脂32公斤、多官能基邻甲酚线性酚醛环氧树脂64公斤、溴化环氧树脂54公斤和四缩水甘油基二甲苯二胺10公斤，升温到110℃，充分搅拌混合后，冷却到70～75℃，逐步加入上述固化剂组合物，并在此温度范围内搅拌分散 （若出料冷却至室温即得约193公斤的乳白色半固体产品，室温或低温下储存待用），再通过计量泵将其传送至涂胶辊，调节涂胶滚间距和离型纸传送速度，制成胶膜；胶膜与K12单丝碳纤维制成碳纤维/环氧树脂预浸料，预浸料在130℃下固化30分钟，固化完全。

实施例2

将双氰胺10.0公斤、苯甲基二甲脲与3-（3，4二氯苯基）-1，1-二甲脲的混合物 3.0公斤和环烷酸钴0.1公斤混合后，在三辊研磨机上进行研磨混合，制成固化剂组合物 ； 在带油浴加温的300立升的反应釜中加入液体双酚A环氧树脂35公斤、缓慢升温，搅拌下逐步固体双酚A环氧树脂20公斤、多官能度苯酚线性酚醛环氧树脂60公斤、溴化环氧树脂50公斤和四缩水甘油基二甲苯二胺15公斤，升温到110℃，充分搅拌混合后，冷却到70～75℃，逐步加入固化剂组合物，并在此温度范围内搅拌分散（若出料冷却至室温即得约194公斤的乳白色半固体产品，室温或低温下储存待用），再通过计量泵将其传送至涂胶辊，调节涂胶滚间距和离型纸传送速度，制成胶膜；胶膜与八缎纹玻璃布维制成玻璃纤维/环氧树脂预浸料，预浸料在130℃下固化30分钟，固化完全。