[发明专利]碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂及其制备方法

说明书

本申请公开了一种碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂及其制备方法。其中，碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂包括以下原料：液态环氧树脂、固态环氧树脂、纳米增韧剂、分散剂、潜伏性固化剂、促进剂、偶联剂和溶剂；纳米增韧剂中含有纳米级钛系化合物，纳米级钛系化合物的粒径小于50nm，纳米级钛系化合物所占的质量百分比不大于10%；其制备方法为：混合树脂，加入纳米增韧剂和分散剂，加入石墨烯、气相白炭黑和潜伏性固化剂，加入促进剂和偶联剂，加入溶剂。本申请的碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂可用于制备碳纤维增强复合材料，其具有力学性能高、品质有保障的优点。

技术领域

本申请涉及复合材料领域，更具体地说，它涉及碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂及其制备方法。

背景技术

碳纤维增强复合材料是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料。由于碳纤维增强复合材料具有优异的性能，其成为了新一代的复合材料。

碳纤维增强复合材料优异的性能主要表现在其具有较好的热物理性能、热烧蚀性能、断裂韧性能、抗疲劳性能、抗蠕变性能、抗热冲击性能、热摩擦性能等；其还能储存大量的热能，而且导热率低。

碳纤维增强复合材料在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比刚性，轻量化效果十分明显，因此碳纤维增强复合材料广泛应用于体育休闲、5G等领域。

碳纤维增强复合材料有热熔法成型、喷射成型、真空袋压成型、液压釜法成型、浇铸成型等多种成型工艺。热熔法成型是在一定的速度、温度、压力下先将树脂预和碳纤维组合，再加工成制品的一种成型工艺，行业内将这种成型工艺称为干法成型，而其他成型工艺则称为湿法成型工艺。由于湿法成型工艺具有成本较低、生产工艺相对简单、生产工作效率较高等优点，湿法成型工艺在多个领域上均得到广泛的应用。

预浸料是碳纤维增强复合材料成型工艺中非常重要的中间制品，其直接影响复合材料的力学性能，这就对预浸料制备过程中使用的树脂提出了很高的要求，因此对预浸料的制备过程中使用的树脂进行研究至关重要。

目前，碳纤维增强复合材料成型工艺中采用湿法普遍存在一个问题，就是为了便于碳纤维增强复合材料的生产，市场上用于湿法制备预浸料的树脂添加了大量溶剂，然而有一些功能性材料不能加入在配方中，使制得的预浸料中树脂与碳纤维的相融性和渗透性不够好，导致生产出来的碳纤维增强复合材料的力学性能受影响，品质下降。

发明内容

为了提高碳纤维增强复合材料的力学性能，本申请提供碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂及其制备方法

第一方面，本申请提供一种碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂，采用如下的技术方案：

碳纤维湿法预浸料用高抗冲击高弹性模量纳米改性环氧树脂，包括以下重量份的原料：

液态环氧树脂 32-40份

固态环氧树脂 60-68份

纳米增韧剂 0.2-0.5份

分散剂 1-3份

潜伏性固化剂 5-12份

促进剂 1-3份

偶联剂 1-5份

溶剂 30-50份；

所述纳米增韧剂中含有纳米级钛系化合物，所述纳米级钛系化合物的粒径小于50nm，所述纳米级钛系化合物所占的质量百分比不大于10％。

本申请的纳米改性环氧树脂通过纳米增韧剂、分散剂、潜伏性固化剂、促进剂、偶联剂与溶剂对环氧树脂进行改性，改善环氧树脂的自身性能，有效的提高了环氧树脂与碳纤维的相融性和渗透性。将这样的环氧树脂用于制备预浸料和碳纤维增强复合材料，能够达到提高预浸料和碳纤维增强复合材料力学性能的目的，特别是在弹性模量、冲击强度、断裂伸长率、断裂韧性方面更加突出，进而保障碳纤维增强复合材料的品质。