[发明专利]一种用于复合材料预浸料的耐高温环氧树脂及合成工艺

说明书

一种用于复合材料预浸料的耐高温高韧性环氧树脂，其特征在于，包括以下重量组份物料混合加热得到：环氧树脂20％‑70％；增韧剂10％‑30％；固化剂10‑40％；上述物料混合加热得到的耐高温高韧性环氧树脂，50‑75℃时粘度16000‑25000mPa.S，玻璃化温度Tg(DMA)大于330℃。本发明得到的环氧树脂基体得到的耐高温树脂，玻璃态转化温度大于300℃，树脂耐热性能优良；固化温度低，固化时间短，有利于降低生产成本；得到的树脂与纤维浸润良好，得到的预浸料性能优异；复合材料力学性能优良，抗冲击韧性高。

技术领域

本发明属于复合材料领域，尤其是碳纤维或者玻璃纤维复合材料，具体是一种用于复合材料预浸料的环氧树脂以及合成工艺。

背景技术

预浸料(prepreg)是利用纤维和主要成分为树脂的基质的组合而制造的纤维增强复合体。含有碳纤维和树脂的碳纤维增强复合体在机械性质方面优异并且广泛用于诸如体育用品、航空器和汽车等一般工业应用中。这些碳纤维增强复合体通过对碳纤维的纤丝进行排列并在将热固性树脂浸渍于具有对齐特性的碳纤维(如织物型碳交叉和连线碳纤丝等形式)内之后形成预浸料。通过层压和形成预浸料的方法，能够制造具有优异的机械性质和刚度的纤维增强塑料(FRP)。具体地，这种方法是通过将热固性树脂组合物浸渍于纤维增强的基材内并通过在热和压力下固化该热固性树脂组合物来制备纤维增强塑性预浸料的方法。

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，使用温度低于250℃，对于超过250℃环境下的复合材料的使用，现有的环氧树脂已经不能满足。而在耐高温的复合材料预浸料树脂的使用中，通常会选择双马来酰亚胺树脂来作为树脂的主体基材，但是双马树脂的固化时间长、工艺复杂，而低温树脂的流动性也不如环氧树脂。

三酚基甲烷三缩水甘油醚由于其粘度较大、耐高温的性能，多用于胶黏剂，如中国发明专利——一种耐高温阻燃环氧胶(CN 104726045B)；也有部分研究将其用于预浸料领域，但是因为其粘度较大，与纤维的浸润较差，其添加量都不超过树脂总量的20％，得到的树脂耐温性能也不会超过250℃。中国发明专利——一种树脂组合物及其预浸料和复合材料(CN 1056002202A)多官能团环氧树脂和酚醛环氧树脂为主体树脂，其中三酚基甲烷三缩水甘油醚的添加量最多为15％，获得的预浸料在热压罐中经过中温固化得到的层压板，湿态玻璃化转变温度Tg(DMA,E＇,onset Tg)能达到120℃；中国发明专利——一种高韧性高Tg环氧树脂(CN 104559064A)，以酚醛树脂为基体，添加多官能度环氧树脂AFG-90、AG-80等，获得的树脂固化后DMA测量玻璃态转化温度在240℃；本发明克服了上述的种种缺点，研发了一种环氧基体的耐高温树脂，用于纤维预浸料，获得良好的性能，并且工艺简单。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的提供一种耐高温的环氧树脂，用于纤维预浸料，与纤维浸润程度良好，固化时间短，得到的预浸料固化后可以在大于300℃环境内使用，并且性能优良。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于复合材料预浸料的耐高温高韧性环氧树脂，其特征在于，包括以下重量组份物料混合加热得到：

环氧树脂 20％-70％

增韧剂 10％-30％

固化剂 10-40％

上述物料混合加热得到的耐高温高韧性环氧树脂，50-75℃时粘度16000-25000mPa.S，玻璃化温度Tg(DMA)大于330℃。

进一步，所述环氧树脂为三官能度环氧树脂和邻甲酚酚醛环氧树脂混合，其中三官能度环氧树脂的重量不低于60％。