[发明专利]一种环氧树脂基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明一种环氧树脂基复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。

背景技术

环氧树脂基复合材料由于其良好的粘结、挠曲、韧性、热化学性能，良好的抗湿性，固化后表面光洁度好，在结构件填充、密封中得到广泛的应用。特别是在航空发动机离子火焰探测器领域，由于环氧树脂基复合材料耐热温度高、力学强度高及耐压性好的特点，能充分的满足航空发动机严苛的火焰探测工作环境，在离子火焰探测器中作为填充、固定结构功能被广泛使用。

离子火焰探测器采用已有的短链环氧树脂灌封材料，固化后表面呈蜂窝状缺陷，表面开裂，掉块主要是由于热膨胀系数不匹配，固化交联过程不充分造成的。与环氧树脂灌封材料接触的型腔材料是不锈钢(1Cr18Ni9Ti)，封接合金(4J34)，氧化铝陶瓷(A-95)。其中封接合金为电极材料与氧化铝陶瓷焊接成插针组件，陶瓷与环氧树脂灌封材料接触面积较小(约63mm²)，金属与环氧树脂灌封材料接触面积较大(约2525mm²)，型腔体积较大(15725mm³)，固化交联时主要受金属材料热膨胀的影响，环氧树脂灌封材料的热膨胀系数应略大于金属，形成压应力。

新研制的环氧树脂基复合材料采用多官能团环氧树脂，制备成的材料粘度低，易于灌封，粘结力强，固化交联物密度大，收缩率低，具有优异的力学性能，耐热性和耐腐蚀性。验证结果表明各项技术指标都满足相关技术要求。

发明内容

本发明的目的：环氧树脂基复合材料固化交联后，能有效填充其封接空隙，固定插针与导线，并能保持两插针之间良好的绝缘性，解决封接后开裂、掉块、线膨胀系数不匹配及蜂窝状缺陷等问题，提高产品使用的耐热性，耐久性和安全性。

现有技术以双环戊二烯为基体，以邻苯二甲酸二丁酯为增韧剂，以顺丁烯二酸酐为固化剂，加入石棉、石英粉、氧化铝粉以提高其硬度，降低收缩率和热膨胀系数，提高冲击强度和耐热性。现有技术生产的环氧树脂灌封材料力学性能较差，热膨胀系数较大，固化时容易产生很大裂纹，甚至掉块。固化过程中，由于灌封材料的粘度大，升温时二次产生的气泡无法排除，在其表面形成大小不等的气泡或蜂窝状缺陷。

新研制的环氧树脂基复合材料采用4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺，耐热性能好；以T型双马来酰亚胺树脂为增韧剂，以二氧化钛、金云母为填料，增强其硬度，调节其热膨胀系数，使其与不锈钢型腔相匹配，并提高其抗热冲击和耐热性；以三氟化硼-单乙胺为促进剂、三乙醇胺为固化剂，调节其粘度和固化交联速度。灌封时按照合理的工艺流程，固化时采用严格的温度制度，固化后其表面光滑，无裂纹。灌封后离子火焰探测器进行厂内技术考核验证，各项考核合格。

本发明的技术方案：一种环氧树脂基复合材料，所述环氧树脂基复合材料的组成成分包括4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油、T型双马来酰亚胺树脂、二氧化钛、金云母、三氟化硼-单乙胺、三乙醇胺；4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油的比例为55％，T型双马来酰亚胺树脂的比例为13.2％～15.5％、二氧化钛的比例为16.5％～22％、金云母的比例为3.3％～5.5％、三氟化硼-单乙胺的比例为0.34％～0.7％；三乙醇胺的比例为0.76％～1.3％。

一种环氧树脂基复合材料的制备方法，所述方法采取以下步骤：

1)二氧化钛的预处理

将二氧化钛置于耐高温容器，在950℃下保温至少2h进行热处理，将二氧化钛全部转化成稳定的金红型二氧化钛；将经过热处理的金红型二氧化钛在球磨机上球磨，使其粒度达到200目以上；

2)金云母的预处理

将金云母在10％的稀盐酸溶液中浸泡2～4h，去除金云母的杂质铁，充分洗涤浸泡后的金云母，并对其干燥，在球磨机上球磨，使其粒度达到200目以上，将获得的金云母装瓶备用；

3)环氧树脂基复合材料的制备

将原材料按照4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油的比例为55％，T型双马来酰亚胺树脂的比例为13.2％～15.5％、二氧化钛的比例为16.5％～22％、金云母的比例为3.3％～5.5％、三氟化硼-单乙胺的比例为0.34％～0.7％；三乙醇胺的比例为0.76％～1.3％准备好后，按照如下流程进行制备：

a)将4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺放入耐高温容器中，在70～80℃水浴中加热到呈流动状态；

b)在对液态4,4-二氨基二苯甲烷四缩水甘油胺进行搅拌的同时加入T型双马来酰亚胺树脂，并充分搅拌；

c)向步骤b获得的混合物中添加二氧化钛、金云母，并充分搅拌；