[发明专利]一种含苯并噁嗪和环氧树脂共混物的可固化树脂组合物及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料技术领域，尤其涉及一种含苯并噁嗪和环氧树脂共混物的可固化树脂组合物及其应用。

背景技术

随着科学技术的发展，由于树脂基复合材料轻质高强，逐渐用来替代金属材料，已被广泛应用在高性能结构中，如航空航天、轨道交通领域。聚合物基复合材料由增强纤维如碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维，和聚合物基体组成。热固性树脂具有优异的耐溶剂性和热性能而被主要用在来作为聚合物基复合材料的基体树脂，这类树脂固化后可交联形成三维网络结构。

由于环氧树脂和增强纤维间的粘结性好，且形成复合材料后优异的机械强度和刚性，环氧树脂通常被用作聚合物基体材料。很多在航空领域应用的胺类固化的多官能团环氧树脂需要在持续升温和加压的条件下固化。用热塑性树脂和反应性橡胶增韧的环氧体系改善了高交联密度下的脆性，已经成为复合材料机身应用的典范。

与其他热固性树脂相比，苯并噁嗪树脂具有以下优点：固化无需加入催化剂，无副产物产生，接近零体积收缩，低吸水率，高玻璃化转变温度，高模量，本身具有FST性能，分子设计的灵活性，室温下具有稳定性。然而，多官能度的苯并噁嗪在120℃以下为固体，很难用标准的航空技术如预浸料或液体成型工艺加工成型。

复合材料的应用设计特别是航天结构需要考虑材料的湿热性能。航天器短期内必须能承受极限环境条件如高温和高湿度。湿热条件下的开孔压缩强度航空复合材料其中一个重要的性能，一般情况下长时间暴露在湿度环境下，高温下的开孔压缩强度会降低。一种标准的训练用螺栓、铆钉和其他扣件来组装飞机的机身，适应扣件而钻的孔被考虑为飞机的缺点，在压缩应力下会变成失效的点。被认可的预测复合材料失效的方法为开孔压缩强度的测试。

很多聚合物基复合材料的开孔压缩强度在室温下是典型的定值或在定值下，但饱和吸湿后高温下会有很大程度下降。通常高温和湿态条件下复合材料的压缩 强度降低是众所周知的。商业化双马树脂体系Cycom977-3和Cycom5250-4已经发展成高性能航空复合材料。基于这些树脂的复合材料具有优异的热湿开孔压缩性能，适合用来作为飞机的主承力结构。虽然有很多关于苯并噁嗪化合物的合成研究、应用报道，但关于湿热条件下(149℃，常规双马体系的使用温度)以苯并噁嗪为基体的复合材料的开孔压缩性能报道却很少。与高交联密度下的环氧体系和双马体系相比，苯并噁嗪在高温下(＞100℃)具有与身俱来的优异压缩性能。

因此，本发明提供一种含苯并噁嗪和环氧树脂共混物的可固化树脂组合物能用来制造具有良好湿热性能的高性能复合材料，其开孔压缩强度在高温条件下等同于或优于前面提到的在航天中应用的以环氧体系和双马体系为基体的复合材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种含苯并噁嗪和环氧树脂混合的可固化组合物，用其浸渍或灌注增强纤维，固化制备复合材料，使复合材料具有优异的湿热开孔压缩性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该含苯并噁嗪和环氧树脂共混物的可固化树脂组合物的组成成份至少包括下述(1)至(4)：

(1)一种脂环族环氧树脂，包含两个或多个环氧基；

(2)一种三官能团苯并噁嗪化合物；

(3)一种酚类化合物作为催化剂。

其中环氧组分选择脂环族环氧，与其他类型的环氧树脂相比，脂环族环氧能在断裂韧性、玻璃化转变温度和工艺性上提供好的平衡；合适的脂环族环氧化合物通常在每个分子链上至少包含一个脂肪环和至少两个环氧基。以此可固化树脂组合物为基体树脂浸渍碳纤维，制备得到的复合材料在湿热条件下，具有优异的开孔压缩性能。

本发明进一步改进在于，该含苯并噁嗪和环氧树脂共混物的可固化树脂组合物的组成成份还包括(4)一种双官能团苯并噁嗪化合物；(4)双官能团苯并噁嗪化合物的结构如下：

其中：R¹，R²为烷基，环烷基，芳基；