[发明专利]一种环氧树脂基层状复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种环氧树脂基层状复合材料及其制备方法，所述复合材料是由经浸渍预处理的碳纤维布和环氧树脂基填料交替层叠而成，所述环氧树脂基填料由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80~120份、固化剂20~50份、碳化硅/三氧化二铝复合颗粒400~500份。所述复合材料中碳纤维布共设置2~4层。本发明提供了一种高强度、高硬度的环氧树脂基层状复合材料，其原料来源广，价格低廉，生产工艺简单，对设备要求低，适宜大规模工业化生产。由此方法制得的复合材料可应用于国防、交通运输、深海探测、环保设备等领域。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体地说涉及一种环氧树脂基层状复合材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有一系列优异的性能，如对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，变形收缩率小，尺寸稳定性好，硬度高，对大部分化学溶剂稳定等，被广泛用作树脂基复合材料的基体。近年来，以环氧树脂为基体利用无机颗粒制备高性能复合材料成为了热点研究领域。有学者提出环氧树脂中添加适量的碳化硅可以改善复合材料的韧性和摩擦性能。除此之外，有研究发现短切纤维作为增强材料制备出的复合材料的抗冲击强度以及弯曲强度均有不同程度的提高。

然而，现有的环氧树脂/无机颗粒复合材料在制备时存在一些问题：一方面是在制备过程中因环氧树脂自身粘度较高的原因产生气泡造成制品力学性能显著下降；另一方面是无机填料非常难均匀分散于环氧树脂中，实验室常用的方法是在真空条件下去除气泡和加入溶剂稀释环氧树脂再采用超声分散的方式解决团聚问题，但对于规模化生产将明显增加工艺流程和成本，是不可行的。另外，稀释环氧树脂常常造成基体树脂力学性能下降，因此研究一种各方面性能优异且适宜工业化生产的环氧树脂/无机颗粒复合材料具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种环氧树脂基层状复合材料及其制备方法，以解决现有复合材料性能不理想以及不适宜工业化生产的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种环氧树脂基层状复合材料，所述复合材料是由经浸渍预处理的碳纤维布和环氧树脂基填料交替层叠而成，所述环氧树脂基填料由以下重量份的原料制备而成：环氧树脂80~120份、固化剂20~50份、碳化硅/三氧化二铝复合颗粒400~500份。

所述复合材料中碳纤维布共设置2~4层。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，其粘度为2000～2500 Mpa•s，环氧值为0.56～0.6。

所述固化剂为胺类固化剂，其活泼氢当量为53～57，胺值为480～560。

所述的碳化硅/三氧化二铝复合颗粒中两组份的质量比为1∶1，平均粒径范围为1.5～2mm。

所述碳纤维布的单位面积质量为298.5g/m2，拉伸强度为3880N/mm2，拉伸弹性模量为2.66×105，伸长率为1.87%；所述浸渍预处理为将碳纤维布预先在环氧树脂和固化剂质量比为10∶3的混合液中浸渍。

上述的环氧树脂基层状复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a、将干燥后的碳化硅、三氧化二铝经过8~12目细筛后，按照质量比1∶1混合均匀制成碳化硅/三氧化二铝复合颗粒；

b、将400~500份碳化硅/三氧化二铝复合颗粒置于80~120份环氧树脂中，强力搅拌均匀，得到混合物；

c、将20~50份固化剂置于步骤b制得的混合物中，强力搅拌均匀，得到环氧树脂基填料；

d、在步骤c操作的同时，将碳纤维布置于预先配制好的浸渍液中，于25℃环境下浸渍25min；

e、将经浸渍预处理的碳纤维布和环氧树脂基填料交替层叠均匀铺设到标准样条模具中，得到半成品坯体；