[发明专利]一种高层间断裂韧性抗冲击环氧树脂基玻璃纤维复合材料

说明书

本发明属于高性能环氧树脂及其复合材料应用技术领域，涉及一种高层间断裂韧性抗冲击环氧树脂基玻璃纤维复合材料。该组合物包括：60～100质量份数的液态环氧树脂；0～40质量份数的固态环氧树脂；2～15份的纳米橡胶粒子，1.0～12质量份数的双氰胺固化剂；0.5～6质量份数的促进剂。采用剪切分散混合方式制备出一种环氧树脂，该体系的冲击强度在31kJ/m2以上，最高可达50kJ/m2以上，具有良好的抗冲击韧性。采用该环氧体系制备的环氧/玻纤复合材料具有优异的层间韧性和抗冲击性能，I型层间断裂韧性可达1706J/m²以上，较普通环氧/玻纤复合材料提高了60％，冲击后压缩强度可达260MPa以上，较普通环氧/玻纤复合材料提高了62％。

技术领域

本发明属于高性能环氧树脂及其复合材料应用技术领域，涉及一种高层间断裂韧性抗冲击环氧树脂基玻璃纤维复合材料。

背景技术

环氧树脂是一个分子中含有两个以上环氧基的环氧低聚物，其与固化剂反应可以形成三维交联网络状的热固性材料。环氧树脂具有良好的机械性能、电气性能、耐腐蚀性和工艺性，广泛应用于涂料、电绝缘材料、胶粘剂和复合材料等各领域。双氰胺是常用的环氧树脂潜伏固化剂，稳定性良好，具有超长贮存期，使用良好，是环氧树脂及其复合材料的常用固化剂。但双氰胺环氧树脂固化体系存在脆性大，材料层间韧性差，抗冲击性低的问题，不能满足高性能复合材料的韧性需求。因此提高双氰胺固化环氧树脂体系的韧性，最终提高复合材料的层间粘接韧性以及抗冲击性能，长期以来是高性能环氧复合材料的重要研究目标。

中国专利201510444593.5采用液体丁腈橡胶增韧环氧/双氰胺体系，采用共混的方法制备出了一种环氧树脂胶膜，该胶膜具有良好的韧性。中国专利201010611628.7采用核壳聚合物增韧环氧/双氰胺/DDS固化体系，得到一种环氧树脂，并用热熔法制备工艺制备出一种纤维织物增强环氧树脂预浸料，复合材料具有良好的力学性能。CN201410211721.7采用活性端基液态橡胶与空心玻璃微珠协同增韧的环氧树脂复合材料。但这些方法存在制备工艺复杂、增韧效果不显著等问题，导致复合材料层间韧性低、抗冲击性差。

发明内容

本发明正是针对上述双氰胺固化环氧体系韧性低导致复合材料层间韧性低、抗冲击性差的问题，提供了一种高韧性抗冲击环氧/双氰胺树脂组合物及其复合材料的制备方法。

本发明的技术解决方案是，环氧树脂基体包含以下成分：

A成分：70～100质量份数的液态环氧树脂；

B成分：0.5～30质量份数的双酚A型固态环氧树脂；

C成分：2～8质量份数的双氰胺固化剂；

D成分：0.5～6质量份数的脲类促进剂；

E成分：2～15质量份数的纳米橡胶粒子增韧剂，粒径为50～200nm。

环氧树脂基体按照以下方法进行制备：

(1)将环氧树脂、固化剂、促进剂分别置于干燥箱中，在80～110℃下干燥1～4h，除去其中的水分与挥发物；

(2)在100～150℃下使B成分固体环氧树脂充分溶解到A成分液体环氧树脂当中成为组合物G；

(3)将E成分粉末橡胶按照比例添加入组份G中，采用三辊方法完成粉末橡胶在环氧树脂中的分散，得到一种半透明的组合物H；

(4)将C成分固化剂、D成分促进剂按照比例添加到组合物H中，混合后，进一步搅拌分散10～60min，使各成分充分混合，得到一种高韧性抗冲击环氧树脂。

所述的A成分液态环氧树脂为软化点在0℃以下的环氧树脂。

所述的B成分固体环氧树脂为软化点在80℃以上的环氧树脂。