[发明专利]一种环氧‑酚醛树脂预浸料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于酚醛树脂预浸料技术领域，涉及一种环氧-酚醛树脂预浸料及其制备方法。

背景技术

目前，至少70%的先进复合材料成品都是由预浸料经铺迭固化而成的。复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能。预浸料是指树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续短切纤维或织物，通过一定的处理过程所形成的树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料制品的中间材料。按基体类别可分为热塑性预浸料和热固性预浸料。其中热固性预浸料常用基体树脂是环氧树脂，然而其他热固性树脂如酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、乙烯基酯、聚酯、氰酸酯树脂等也被用来制备预浸料。

虽然酚醛树脂在一些领域内无法替代环氧树脂，但酚醛树脂是最早工业化的合成树脂，已经有百年历史。由于原料易得且价格便宜，合成方便以及树脂固化后性能能满足很多使用要求，近年来，随着人类对安全需求的提高，具有阻燃、低烟、低毒等优点的酚醛树脂再次引起人们重视。尤其在公共建筑设施、火车以及飞机的内饰件等方面的应用越来越多。日前，英国先进复合材料集团有限公司(ACG)在德国科隆展览会上展示了其酚醛树脂预浸系统。该材料可以为火车内饰件生产薄而轻的型材，并具有优异的机械性能。可以应用在墙板、窗框、隔墙、连接拱门、地板、天花板、行李架、座椅和门等方面。可见酚醛树脂在诸多领域仍具有非常重要的应用价值。

根据制备织物预浸料所用树脂基体的供应状态，一般将其制备工艺分为溶液法和热熔法两种。热熔法控制预浸料树脂含量精度较高，挥发分较少，对环境污染较小，然而中国科学院化学研究所在CN104119640A中指出热熔法对于生产设备要求高，设备复杂，工艺繁琐，成本较高，不便于推广。并且对于用作胶膜的基体树脂有着非常严格的要求，基体树脂的工艺性能（如储存期、粘度、加工窗口等）控制非常严格。如果树脂粘度太低，容易形成树脂堆积与贫胶，较难得到均匀胶膜；若粘度高，需要更高的浸渍温度，树脂难于完全渗透纤维，并且存在暴聚的危险。同时要求树脂基体的熔点较低，且在熔融状态下粘度较低，无化学反应，对于厚度较大的预浸料，树脂容易浸透不均。采用溶液法工艺制备预浸料，其工艺简单，设备投入小，操作方便，可以适用于很多基体树脂。基于溶液法得到的环氧-酚醛树脂预浸料制备的层合板或夹心层结构，都具有非常优异的表面质量，适用于航空航天、轨道交通、船舶制造、汽车工业等连续化、高效率生产领域。而且截至目前对溶液法环氧-酚醛树脂预浸料研究甚少，尤其对同时满足酚醛树脂使用性能和工艺性能方面还有待研究。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种工艺操作简单、适合工业化生产的一种溶液法环氧-酚醛树脂预浸料制备方法｡提供一种室温储存期长、耐热性能高、铺覆工艺性优以及综合性能好的环氧-酚醛树脂预浸料。

本发明提供一种环氧-酚醛树脂预浸料及其制备方法的步骤和条件如下：

所述的环氧-酚醛树脂预浸料的原料及质量百分比如下：环氧-酚醛树脂胶液中的热固性酚醛树脂与纤维增强体的质量比为1：1.6—2.5；所述的环氧-酚醛树脂胶液的原料及质量百分比如下：热固性酚醛树脂为28—45%，环氧树脂为3—17%，稀释剂为40—49%，增韧改性剂为5—13%；

所述的热固性酚醛树脂为钡酚醛树脂、钨酚醛树脂、钼酚醛树脂、氨酚醛树脂、酚三嗪树脂以及苯并恶嗪树脂中的一种或几种按任意比例混合的混合物；

所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂以及羟甲基双酚A型环氧树脂中的一种或几种按任意比例混合的混合物；

所述的稀释剂为乙醇、丙酮、甲基乙基酮以及二氯甲烷中的一种或者几种按任意比例混合的混合物；

所述的增韧改性剂为聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛及聚乙烯醇缩甲乙醛中的一种或者几种按任意比例混合的混合物。

所述的纤维增强体为碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维、高硅氧纤维以及聚乙烯纤维中的一种，纹路为平纹、斜纹以及缎纹中的一种。

一种环氧-酚醛树脂预浸料的制备方法，包括以下步骤和条件：

（1）按上述配比，称取增韧改性剂加入反应容器A中，并加入稀释剂恒温搅拌，使其溶解均匀，其中搅拌速度为40—70 r/min，搅拌时间为20—50 min，制备出增韧改性剂溶液；

（2）按上述配比，将热固性酚醛树脂、环氧树脂加入反应容器B中，同时加入步骤（1）中得到的增韧改性剂溶液，恒温搅拌均匀，搅拌速度40—80 r/min，搅拌时间10—40 min，得到环氧-酚醛树脂胶液；