[发明专利]一种用于补强船体的预浸料树脂及其制备方法与应用

说明书

本申请公开了一种用于补强船体的预浸料树脂及其制备方法与应用，属于海洋船舶补强技术领域。该用于补强船体的预浸料树脂，按重量份数计，其包括环氧树脂60份‑110份，增韧剂3份‑30份，填料5份~25份和固化剂7份‑15份；其中，所述固化剂选自异氰酸酯中的至少一种。该预浸料树脂粘度较高，与环氧树脂的结合能力强，用于船体补强领域，能够与船体表面的环氧树脂涂层紧密结合，实现对船体的补强。

技术领域

本申请涉及一种用于补强船体的预浸料树脂及其制备方法与应用，属于海洋船舶补强技术领域。

背景技术

碳纤维复合材料因其高的比强度、比模量、耐高温、抗疲劳、导电、轻质及易加工等优异性能，广泛应用于航空航天、轨道交通、机械电子、医疗器械、建筑补强等诸多领域。船舶作为海洋环境中最重要的交通工具，其承载能力是至关重要的。因此，对船舶进行加固补强是一个非常热门的话题。相比于传统的船体补强材料，碳纤维复合材料具有天然的优势。首先，采用碳纤维复合材料补强加固船体，施工工艺相对简单、周期短且成型方便，此外，经补强后的船体机械性能良好。同时由于碳纤维与树脂基体材料结合后具有良好的耐疲劳性能及抗腐蚀性能，所以能延长船体的使用寿命；另外，由于碳纤维表面的化学惰性，水生物难以在船体表面附生。

然而目前结构（船体结构、建筑结构等）补强领域均采用传统手糊工艺，即在基材上缠绕碳纤维布（单向布或者以0/90度编织的双向布），再将低粘度树脂浸渍胶涂覆在碳纤维布上，待树脂固化便能补强结构。但是传统手糊工艺操作不方便，树脂含量控制不均匀，对树脂粘度要求高，同时施工环境不好，这些都将影响到补强效果。

另外，由于船舶的船体基本都是金属结构，而复合材料的基体一般为环氧树脂，二者的结构本质不同，所以二者的粘接强度也比较低，这就限制了树脂基复合材料在船体补强领域的应用。复合材料/金属界面粘接强度问题日益受到关注，成为复合材料加固补强技术的研究重点。对金属基材进行表面预处理是影响复合材料/金属界面粘接强度的重要因素。在用复合材料进行加固之前，先对金属表面进行适当的处理，将疏松的表面氧化物薄膜（锈蚀）、水分、灰尘、油污等杂质清除掉，形成新的表面膜，增加粘接强度。金属表面处理的方法大致可分为机械法和化学法两种。机械法最常用的是打磨和喷砂；化学法包括酸洗、磷化等。机械法打磨精度不高，操作环境不洁净，对人工的依赖性较强；化学法对环境不友好，而且容易过度处理导致金属基材本体性能受损。等离子体是对材料表面进行改性的常用方法。然而目前使用等离子体工艺对金属材料进行处理，往往需要在真空环境中进行，这对于像船舶这样的大型结构难以实现。

发明内容

为了解决上述问题，提供了一种用于补强船体的预浸料树脂及其制备方法与应用，该用于浸渍碳纤维的预浸料树脂粘度较高，与环氧树脂的结合能力强，用于船体补强领域，能够与船体表面的环氧树脂涂层紧密结合，实现对船体的补强。

根据本申请的一个方面，提供了一种用于补强船体的预浸料树脂，按重量份数计，其包括环氧树脂60份-110份，增韧剂3份-30份，填料5份~25份和固化剂7份-15份；

其中，所述固化剂包括异氰酸酯中的至少一种。

可选地，按重量份数计，所述预浸料树脂包括环氧树脂90份，增韧剂9份，填料15份和固化剂10份。

可选地，所述异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯和3,3-二甲基-4,4-联苯二异氰酸酯中的至少一种。

可选地，所述环氧树脂包括第一环氧树脂和第二环氧树脂，所述第一环氧树脂为液态双酚A型环氧树脂，第二环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中的至少一种。其中，所述第二环氧树脂中的双酚A型环氧树脂可以为液态双酚A型环氧树脂，也可以为固态双酚A型环氧树脂，也可以为二者的组合。

可选地，所述增韧剂选自热塑性树脂、合成橡胶、核壳橡胶、聚氨酯预聚体和邻苯二甲酸酯中的至少一种。