[发明专利]一种热熔环氧树脂及预浸料的制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种热熔环氧树脂，通过先加入固化剂进行加热保温预固化处理，调节聚合物粘度，然后降温并加入固化剂成型制备得到；本发明还公开了一种预浸料的制备方法，以热熔环氧树脂为原料，采用热熔法中的膜胶压延法制备预浸料；本发明还公开了一种预浸料的应用，将预浸料铺贴后采用模压法成型，冷却后得到预浸料层压板。本发明的热熔环氧树脂的成膜性和浸渍能较好，避免了多组分配料和混料不均匀对产品性能的不良影响，有利于工业自动化生产；本发明预浸料的制备方法提高了预浸料中的含胶量均匀性，制备的预浸料在室温下粘结性好，操作方便；本发明的预浸料的应用工艺简单，制备条件温和，容易实现，进一步扩大了本发明预浸料的应用范围。

技术领域

本发明属于预浸料制备技术领域，具体涉及一种热熔环氧树脂及预浸料的制备方法和应用。

背景技术

树脂基复合材料具有工艺性强、力学性能好和热物理化学性质优异等特点。环氧树脂是树脂基复合材料应用最广泛的树脂基体，具有优异的工艺性、耐热性、耐化学药品性以及力学性能和电气性，因而在航空航天等领域应用广泛。环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的聚合物，采用固化剂固化交联生成网状结构，属于热固性树脂。随着其在航空航天领域的应用，对树脂的耐热性提出了更高的要求，航天级树脂的玻璃化转变温度要求为150℃以上。

预浸料是树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造先进复合材料的中间体，具有一定力学性能的结构单元，可进行结构设计，其某些性质直接移植到复合材料制品中。预浸料的制备方法有溶液法(湿法)和热熔法(干法)。溶液法是最先制造预浸料的方法，即将树脂溶于低沸点的溶剂(如乙醇，丙酮)中形成制备预浸料，有含胶量不均匀，对环境污染等缺点；而热熔法是将树脂在高温下熔融，然后通过不同的方式浸渍碳纤维或织物制成预浸料，制备的预浸料含量均匀易控，不含溶剂，挥发份含量低，不污染环境，成品外观质量好，应用日趋广泛和深入，因此对热熔法的研究早已成热点。根据工艺步骤，热熔法可分为直接热熔法和膜胶压延法，前者将纤维直接浸入熔融树脂；后者是先将树脂制成胶膜，复合在纤维表面，然后加热加压使树脂熔化，浸入纤维。膜胶压延法是现阶段应用最广泛的方法，要求树脂在室温环境具有良好的成膜性，在一定温度下对纤维的浸润性、粘附性均要好。

通常，预浸料用热熔性环氧树脂的合成方法是利用液态树脂和固态树脂进行配比以调节树脂粘度及特定性能，再加入固化剂和促进剂。通常情况下，热熔树脂配方会以液态环氧树脂为基体(如E51)，然后加入固化环氧树脂调节粘度(增加粘度)，使树脂在常温下呈半固态，不粘手，制备的预浸料易操作；另一方面，树脂粘度常温下要求为半固态，热熔后浸渍纤维或织物时，要求其在工艺窗口的粘度对纤维或织物的浸渍性好(膜胶压延法还要求成膜性好)且现有设备适用粘度为7Pa·s～70Pa·s。申请号为201510023408.5的专利公开了一种预浸料用无色透明环氧树脂及复合材料的制备方法，以液态环氧树脂、固态环氧树脂、固化剂、促进剂作为组成成分，通过调节液态环氧树脂和固态环氧树脂的比例来调节无色透明环氧树脂的粘度，得到的预浸料的玻璃转变温度为145℃～150℃，耐热性一般。申请号为201610365714.1的专利公开了一种耐高温固化的环氧树脂碳纤维预浸料及其制备方法和应用，同样通过调节液态环氧树脂和固态环氧树脂的比例来调节粘度，制备的预浸料的耐热性较好，但是通过加入耐高温的环氧树脂实现的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种热熔环氧树脂。该热熔环氧树脂通过先加入固化剂进行加热保温预固化处理，调节聚合物粘度，然后降温并加入固化剂成型制备得到，减少了配料次数带来的物料损失，避免了多组分配料计算过程中的误差和混料不均匀对产品性能的不良影响，有利于工业自动化生产，且该热熔环氧树脂在室温下为半固态，不沾手，且加热后的成膜性较好，对连续纤维/织物的浸渍性较好。