[发明专利]一种氰酸酯网格预浸片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及纤维复合材料用预浸料，特别是特殊结构需求的预浸料及其制备方法。

背景技术

半固化状态的片状预浸料广泛应用在各种领域各种部件的增强和表面的制备，尤其是用在航空、航天及海洋等军工产品上。片状预浸料由增强材料与树脂组成，一般增强材料为单向连续纤维或织物。由这两种增强材料制备的预浸料为密实结构，当在一些特殊需求的应用情况下（如透光、透声等）需要制备网格结构纤维复合材料时，传统的单向纤维或织物预浸料就均不能满足使用要求。常用的解决方法是采用单向纤维预浸料丝人工铺放的网格的方式制备网格纤维复合材料，但对于该片材，无法期待如机械编织形成规整的网格结构，并且人工成本过高，生产效率较低。

发明内容

本发明提供一种氰酸酯网格预浸片及其制备方法，可以直接采用与单向纤维预浸料相同的模压或真空袋工艺制备网格纤维复合材料，所制备的网格纤维复合材料，网格结构规整、网格参数可控。

本发明采取的技术方案是，包括下列步骤：

（一）、改性氰酸酯树脂准备：将氰酸酯树脂，在温度为80℃~250℃、搅拌速度为500转/分~2500转/分的条件下的搅拌至完全熔融后，加入改性剂与固化促进剂并混合均匀，恒温搅拌0.25h~10h后，将已经加热至50-150℃的增韧剂加入，充分混合均匀；

（二）、氰酸酯网格片材缠绕：将步骤（一）得到的改性氰酸酯树脂利用缠绕机与单向连续纤维在筒形模具上进行缠绕，筒形模具表面预先铺放耐高温脱膜纸或膜，然后进行缠绕得到氰酸酯网格片材，网格片材的网格角度α对应为缠绕的程序缠绕角的二倍，网格片材的纤维宽对应为缠绕实际纱片宽，网格片材的网格尺寸对应为缠绕的程序纱片宽；

（三）、预浸料后处理：将步骤（二）所得到的氰酸酯网格片材在筒形模具上加热至30℃~150℃，并恒温0.5至24h后，表面覆盖塑料膜并且分别沿筒形模具上下底面及轴线割断，并以0.5-5℃/min的速率冷却至室温得到矩形氰酸酯网格预浸片。

所述的固化促进剂与氰酸酯树脂的重量比为(0.0002~1):100，改性剂与氰酸酯树脂的重量比为(5~30):100，增韧剂与氰酸酯树脂的重量比为(10~50):100。

所述的固化促进剂为二月硅酸二丁基钴、二月硅酸二丁基锡、二月桂酸二丁基铜、二月桂酸二丁基锌、辛酸钴、辛酸锡、辛酸铜、辛酸锌、辛酸锰、辛酸铬、乙酰丙酮钴、乙酰丙酮锡、乙酰丙酮铜、乙酰丙酮锌、乙酰丙酮锰、乙酰丙酮铬中的一种或几种。

所述的氰酸酯树脂为双酚A氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯双酚型氰酸酯、双酚F型氰酸酯、双酚M型氰酸酯或其他多功能团氰酸酯等的一种或几种。

所述的改性剂为双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、对氨基苯酚三缩水甘油基环氧树脂、氨基四官能环氧树脂或双马树脂中的一种或几种。

所述增韧剂为聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯醚(PPO)、聚砜(PS)、聚乙烯邻苯二甲酸酯(PEP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、聚芳醚酮(PEK-C)、环氧树脂(EP)、双马树脂(BMI)、聚酰亚胺树脂(PEI) 、端胺基液体丁腈橡胶(ATBN)、端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)、端羟基液体丁腈橡胶(HTBN)、端环氧基丁腈橡胶(ETBN)、纳米晶须、蒙脱土、碳纳米管、纳米核壳粒子的一种或几种。

所述的单向连续纤维为高强玻璃纤维、高强碳纤维、超高强碳纤维、高模量碳纤维或超高模量碳纤维。

所述的缠绕角为10°-45°,实际沙片宽为1-20mm，程序沙片宽为2-100mm。

本发明的优点：氰酸酯网格预浸片有较好的工艺性和较长的贮存时间，并且网格角度、网格尺寸、纱片宽度均可设计；本发明可应用在制造航空、航天领域一些特殊功能或结构需求的纤维复合材料构件；本发明与人工铺放成型相比，本发明的网格预浸片均一性好并且节省劳动力，有较好的应用前景。

附图说明

图1是本发明所用制备设备及筒型模具示意图；

图2是本发明氰酸酯网格预浸片示意图；

图3是本发明实施例10所制备的氰酸酯网格预浸片示意图；

图4是本发明实施例11所制备的氰酸酯网格预浸片示意图；

图5是本发明实施例12所制备的氰酸酯网格预浸片示意图。

具体实施方式

实施例1