[发明专利]一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料及其制备方法，属于高分子材料技术领域。

背景技术

高性能碳纤维增强树脂基复合材料以其高比强、高比模、性能可设计性及综合性能优异等特点在航空、 航天、 兵器和舰船等领域得到普遍重视，并已在航空航天领域得到了较广泛的应用。随着近年来碳纤维预浸料产品从航空航天到再生能源的广泛应用， 它正迅速发展并成为广大应用复合材料的理想选择。实际上，由于预浸料被广泛接受和面临一些新的市场机遇，目前预浸料基体树脂行业在整体上颇具吸引力。

预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，现已成为广泛应用于纤维增强复合材料设计与制造工艺的一类中间材料。作为复合材料的中间材料，预浸料的性质可以直接影响到复合材料的优劣， 除自身具有优良的粘结性能外还应具有良好的韧性和模量等性能优势。对于复合材料的设计来说， 预浸料是具有一定力学性能的结构单元，如何提高预浸料性能的关键则在于预浸料用的树脂基体与增强纤维之间的结合性。

快速固化成型是指树脂体系能够在一定温度下快速反应固化，一般固化时间小于20min，快速固化树脂在配制尤其是工业化大批量配制过程中，可能因快速反应导致树脂体系爆聚，造成树脂报废和安全问题。另外不饱和酯树脂，通常需要添加过氧化物引发剂，进行常温固化或加热固化，但在进行常温固化时，要实现完全固化需相当长的时间，工作效率相对较低，而且不饱和聚酯一般含有35%左右的苯乙烯单体，而苯乙烯的蒸汽压较低，挥发量较多，会导致作业现场的大气污染，对人体有害，并有可能引发树脂组成物的组成比率发生变化而降低其性能，此外，树脂含量及产率也可能受到损失，并且极易发生火灾。因此各国相继提高了对于苯乙烯阈限值（TLV）的要求，因此对于以苯乙烯为稀释单体的不饱和聚酯包括不饱和聚酯，要努力寻求一种低苯乙烯挥发技术以解决这个问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料及其制备方法，采用独特的高韧性树脂基体分别对纤维编织布以及多种单向纤维进行浸渍，使预浸料具有不含苯乙烯，成型成本低，低毒，低挥发，环境友好，耐腐蚀以及阻燃等特点，制备方法高效稳定，应用在复合材料中可快速固化、大幅度降低成本，显著提升构件制造效率。

本发明是通过如下的技术方案予以实现的：

一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料，包括连续纤维或织物，其中，所述连续纤维或织物中浸渍有树脂基体，所述树脂基体由乙烯基甲苯、不饱和聚酯、引发剂、有机蒙脱土、二氧化硅和氢氧化铝组成。

上述一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料，其中，所述不饱和聚脂预浸料的幅宽为6~2000mm，厚度为0.1~3mm，所述树脂基体的质量百分比含量为15%-60%，所述不饱和聚脂预浸料由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、镀铝薄膜或硅酮离型纸覆盖，并以塑料袋及纸箱包装。

上述一种快速固化、高性能低成本的，不饱和聚脂预浸料，其中，所述乙烯基甲苯与不饱和聚酯的质量比为3:1，所述有机蒙脱土的质量百分比含量为0.45%，所述二氧化硅的质量百分比含量为0.94%，所述氢氧化铝的质量百分比含量为50%。

上述一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料，其中，所述树脂基体还包括稳定剂，所述稳定剂为苯二酚，且质量百分比含量为0.0023%。

上述一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料，其中，所述引发剂为过氧化苯甲酰，且质量百分比含量为1.39%。

上述一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料，其中，所述树脂基体还包括偶联剂，所述偶联剂为偶联剂KH-570，且质量百分比含量为0.94%。

上述一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料，其中，所述不饱和聚脂预浸料应用于制备复合材料时，在140℃下快速固化45秒每毫米厚度适用于厚板及大制件，在120℃下固化1分钟每毫米厚度适用于薄板和小试件。

一种快速固化、高性能低成本的不饱和聚脂预浸料的制备方法，其制备方法如下：

（a）在40℃下预热反应釜1h，称取乙烯基甲苯、不饱和聚酯和稳定剂加至反应釜中，搅拌混合均匀得混合液A；

（b）称取引发剂加至反应釜中，与混合液A搅拌混合均匀得混合液B；

（c）称取有机蒙脱土和二氧化硅加至反应釜中，与混合液B搅拌混合均匀得混合液C；