[发明专利]大尺度异形构件及其制备方法

权利要求书

1.一种大尺度异形构件，其包括固化的环氧树脂胶料和具有三维五向编织结构的预制体，其特征在于：所述预制体位于固化后的所述环氧树脂胶料的内部，所述预制体由碳纤维和聚酰亚胺纤维的混合纤维编织而成，所述大尺度异形构件的原料按重量百分比计至少包括：

碳纤维55％～70％；

聚酰亚胺纤维5％-15％；以及

环氧树脂胶料25％～33％；

其中，所述环氧树脂胶料包括以下重量份的组分：双组份环氧树脂60～70份、改性胺类固化剂25～35份、增韧剂5～10份、稀释剂5～10份、硅烷偶联剂2～5份以及阻燃剂10～20份；

所述改性胺类固化剂由以下制备方法制备得到：

按重量份计，将10～15份酚醛树脂颗粒与10～15份脂环胺、10～15份聚醚胺和10～15份芳香胺均匀混合，使所述酚醛树脂颗粒溶解后，再与5～10份双酚A环氧树脂以及5～10份无机纳米陶瓷微珠混合均匀后，再加入35～45份的芳香胺及20～25份的苯甲醇，通入氮气，并抽真空后，搅拌；所述脂环胺包括MDA和IPDA中的至少一种；所述聚醚胺包括巴斯夫D230、巴斯夫D400和亨斯曼T403中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述双组份环氧树脂包括双酚A型环氧树脂和酚醛环氧树脂；

所述双酚A型环氧树脂和所述酚醛环氧树脂的重量比为6～12：1。

3.根据权利要求2所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述双酚A型环氧树脂为陶氏DER331，所述酚醛环氧树脂为南亚F44。

4.根据权利要求1所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述增韧剂为聚醚类增韧剂，所述增韧剂包括带活性端基的奇士VL-1、奇士VL-4和DowsunPPG-200中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述稀释剂为活性缩水甘油醚类，所述稀释剂包括丁二醇缩水甘油醚、己二醇缩水甘油醚和乙二醇缩水甘油醚中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括KH550、KH560、KH570中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述阻燃剂为液体无卤环保磷酸酯类阻燃剂，所述阻燃剂包括阻燃剂Doher6200，阻燃剂联美FR-XS701和阻燃剂联美FR-713中的一种。

8.根据权利要求1～7任一项所述的大尺度异形构件，其特征在于，所述大尺度异形构件的抗拉强度≥2000MPa；拉伸模量≥130GPa；密度为1.55-1.65g/cm³；燃烧等级S3；烟密度等级SR2，熔滴物等级ST2。

9.一种如权利要求1～7任一项所述的大尺度异形构件的制备方法，其特征在于，其包括：将所述碳纤维和所述聚酰亚胺纤维的混合纤维通过三维多向编织技术制成所述预制体，再采用封闭式成型方法，通过常温负压灌装成型工艺注入所述环氧树脂胶料，凝胶固化；

编织形成所述预制体时，轴向纱直径14～17μm，单丝拉强度0.42～0.5N/tex，结节纱直径8～11μm；

所述预制体的纤维织物在平面XY方向和空间Z方向均垂直相交；

编织成型预制体的过程采用带纱线牵引的封闭式成型方法，注入所述环氧树脂胶料之前，用夹紧装置将所述预制体一头预留的纱线固定，用纱线牵引伺服系统精密调整纱线的张力0.42～0.5N/tex，实现每根纱线在模具中的直线度，XY方向和Z方向纱与纱之间可以形成均匀的三维树脂通道8～12μm，通过伺服电动缸进行闭环控制，且通过压力传感器控制推力。