[发明专利]一种OoA成型热熔法预浸料用环氧树脂组合物

说明书

本发明公开了一种OoA成型热熔法预浸料用环氧树脂组合物；首先制备改性韧性环氧树脂，将增韧剂与至少一种液态双官能度环氧树脂共混得到改性韧性环氧树脂，在一定温度下，加入至少一种固体环氧树脂熔融混合进行粘度粘性调控得到混合物A；其次将固体潜伏性固化剂与液体双官能度环氧树脂过三辊研磨机，使固化剂能在树脂中分散均匀得到混合物B，将混合物A和混合物B利用机械搅拌混合分散均匀得到环氧树脂组合物。该树脂体系具有良好的潜伏性，粘度平台较长，挥发份含量少，树脂反应活性高，断裂韧性好。采用该树脂制备的热熔法预浸料纤维与树脂匹配性好，并提出两种OoA成型夹杂气体排出方法，制备的复合材料孔隙率低，力学性能佳。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料的技术领域，具体涉及一种OoA成型热熔法预浸料用快速固化高韧性环氧树脂组合物及其制备方法。

背景技术

随着我国从航天大国向航天强国的迈进，部分运载器由一年的一发到现在一年的五六发，面对更高密度，更高强度的科研生产任务，对运载器的生产周期要求更加紧迫，因此缩短制备运载器结构件的时间事关重要，而现在大部分碳纤维复合材料结构件仍以传统热压罐和模压为主的成型工艺，该成型工艺不仅成型周期长、设备投资昂贵、能耗高，且成型效率较低，无法满足高性能复合材料产品快速低成本制造的要求、阻碍了复合材料产能的进一步扩大。以VARI、RTM为代表的液态成型在低成本制造上具有较大的优势，但其制造的复合材料产品纤维体积含量低，性能较差，也无法满足航空航天领域对高性能复合材料的需求。

目前航天用高性能树脂主要为AG80四官能环氧树脂、氰酸酯树脂等高耐热树脂体系，该树脂体系固化速度较慢，无法提高固化效率；且热压罐成型与模压成型用热熔法预浸料树脂体系主要通过聚醚砜(PES)、聚醚醚酮(PEEK)等热塑性树脂进行增韧增粘改性，但热塑性树脂劣势在于分子量大，加工过程中会导致树脂体系的粘度急剧上升，预浸料的工艺性和铺覆性劣化，同时树脂体系对纤维束的浸润性也会变差，增韧的同时影响树脂与纤维的匹配性。

专利号为CN201610365714的在先专利，公开了一种耐高温固化的环氧树脂碳纤维预浸料。该发明使用四官能团环氧树脂，所得环氧树脂组合物粘度较大，反应活性较高，很难达到OoA成型工艺粘度与凝胶时间要求。

发明内容

本发明针对现有热压罐成型和模压成型工艺成本较高，成型效率低且树脂体系韧性不足等缺点；为了提高复合材料结构件的成型质量、成型效率降低工艺成本，制备高性能树脂体系，扩宽复合材料的使用领域，提供了一种OoA成型热熔法预浸料用快速固化高韧性环氧树脂组合物。

为了解决上述问题，本发明采取了以下技术方案：

第一方面，本发明涉及一种OoA成型热熔法预浸料用快速固化高韧性环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物包括以下重量份数的各组分：液态双官能团环氧树脂10-30份，固体双官能团环氧树脂50-70份，胺类固化剂5-15份，增韧剂10-20份，促进剂0.5-2份。

进一步的，所述液态双官能团环氧树脂为双酚F型环氧树脂、E51环氧树脂、E44环氧树脂中的任意一种或几种的组合。本发明中选用三种不同粘度液态三官能团环氧树脂，意在微调热熔法预浸料的粘度粘性，且其中一种树脂起到分散粉末胺类固化剂的作用。

进一步的，所述固体双官能团环氧树脂为E20环氧树脂、704环氧树脂、噁唑烷酮改性环氧树脂中的任意一种或几种的组合。本发明加入固体双官能团环氧树脂主要增加常温树脂体系的粘度，且固体双官能团环氧树脂熔点较低，树脂体系在较低温度就可以达到较低的粘度，且粘度平台区较长。固体环氧树脂的加入也增加了树脂体系的成膜特性，适用于制备热熔法预浸料。

进一步的，所述胺类固化剂为双氰胺、4,4’-二氨基二苯基砜、间苯二胺、双胍类化合物中的任意一种或几种的组合。固化剂采用研磨的方式可以增加粉状固化剂分散均匀性，不会产生放热集中点或应力集中点。双氰胺固化剂固化速度快，适合于快速固化体系，且制备热熔法预浸料储存期长，属于潜伏性固化剂。