[发明专利]一种环氧树脂组合物、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种环氧树脂组合物、其制备方法及应用，属于高分子材料技术领域。所述环氧树脂组合物由包含如下重量份组分的原料制备得到：缩水甘油醚类环氧树脂20～30份；缩水甘油胺类环氧树脂40～60份；含咪唑基的聚芳醚酮树脂9～34份；酚酞聚芳醚腈树脂1.5～7份；活性稀释剂5～10份；固化剂25～35份。含咪唑基的聚芳醚腈树脂配合其他组分协同作用，可以改善得到的复合材料的韧性，同时，使得到的环氧树脂组合物经固化后获得较高的拉伸强度和模量；由这种环氧树脂组合物制备的碳纤维复合材料的层间剪切强度较高，韧性较优，适用于较高的使用温度。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种环氧树脂组合物、其制备方法及应用。

背景技术

高模碳纤维具有轻质高强、热膨胀系数低、尺寸稳定性好等优势，已应用于天线、卫星结构件，精密光学仪器，太阳翼基板等航空航天领域。随着近几年国内高模碳纤维技术的迅速发展，先后突破了国产T800、M40、M40J和M55J等高模碳纤维批量制备技术，然而与高模碳纤维相匹配的基体树脂仍是亟待解决的技术难题。树脂的模量与韧性不足时，无法与高模量碳纤维的模量和断裂形变相匹配，受到外力作用时，树脂基体不能有效传递应力，发生屈服破坏，限制了高模碳纤维性能的发挥，因而，提高树脂基体的模量和韧性可以有效提高碳纤维树脂基复合材料的力学性能。

热塑性树脂增韧环氧树脂既能保持原有体系的耐温及力学性能，又能显著改善基体树脂的韧性，但是传统的热塑性树脂增韧剂如聚砜、聚醚砜、酚酞聚芳醚酮等，树脂模量较低(2.5～2.8GPa)，共混改性后会降低环氧树脂的模量，而高模量的热塑性聚酰亚胺树脂基本难溶于环氧树脂体系，对复合材料的韧性起不到显著作用。

CN102702482A的中国发明专利公开了高强度和高模量的热固性树脂组合物，固化物具有较高的强度和模量，但体系工艺复杂，后固化温度高且时间较长，并且树脂并非应用于碳纤维复合材料领域。CN 106751503B的中国发明专利公开了高模碳纤维预浸料用中温固化环氧树脂体系的制备方法，树脂体系耐温较低，拉伸模量为3GPa左右，层间剪切强度70MPa，性能仍有不足。CN106883559B的中国发明专利公开了一种高刚度碳纤维复合材料用树脂基体的制备方法，但是树脂配置较为复杂，碳纳米管很难分散均匀，含氟环氧树脂价格昂贵不利于工业化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种环氧树脂组合物、其制备方法及应用，本发明提供的环氧树脂组合物具有较高的拉伸强度和模量；由这种环氧树脂组合物制备的碳纤维复合材料的层间剪切强度较高，韧性较优，适用于较高的使用温度。

本发明提供了一种环氧树脂组合物，由包含如下重量份组分的原料制备得到：

优选的，所述缩水甘油醚类环氧树脂为双官能团缩水甘油醚类环氧树脂；

所述缩水甘油胺类环氧树脂包括三官能度缩水甘油胺类环氧树脂或四官能度缩水甘油胺类环氧树脂。

优选的，所述缩水甘油胺类环氧树脂包括三缩水甘油基对氨基苯酚、三缩水甘油基间氨基苯酚、4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂和四缩水甘油基-4,4'-二氨基二苯醚中的一种。

优选的，所述含咪唑基的聚芳醚酮树脂具有式(Ⅰ)所示结构：

式(Ⅰ)中，Ar选自

中的一种；

0＜m≤0.8；0.2≤n＜1；m+n＝1。

优选的，所述酚酞聚芳醚腈树脂具有式(Ⅱ)所示结构：

式(Ⅱ)中，a＞0，b＞0，a+b＝1。

优选的，所述活性稀释剂包括TDE-85；