[发明专利]一种高强高模的热熔双马树脂组合物、制备方法及预浸料、复合材料

说明书

本发明涉及一种高强高模的热熔双马树脂组合物、制备方法及预浸料、复合材料，该组合物包含双马树脂单体、工艺改性剂、芳香胺固化剂、无机纳米粒子和热塑性树脂，双马树脂单体为：二苯甲烷二胺型双马单体IA、间苯二胺型双马单体IB或甲苯二胺型双马单体IC中的一种或几种，与苯酰替苯胺型双马单体ID的组合物，该树脂基体通过分子间作用力和分子堆砌密度角度改善树脂基体模量，通过优选不同活性基团的热塑性树脂提高了树脂基体工艺特性及其与增强碳纤维的界面结合力，同时加入表面活化的纳米无机二氧化硅粒子改善基体模量，在高模树脂与纤维之间形成硬界面相；该树脂基体与碳纤维制备的复合材料0°压缩强度最高可达2100MPa，且材料的压缩/拉伸系数高达0.83。

技术领域

本发明涉及一种高强高模的热熔双马树脂组合物、制备方法及预浸料、复合材料，属于结构复合材料用热熔预浸料制造技术领域。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、可设计性好、抗疲劳性能及减震性能好等一系列的优异性能，能制造成大型主承力复杂构件，广泛应用于航空航天领域。

实际使用过程中，在不同的应用场合和使用环境，对复合材料的要求差异较大。具体地从航天武器装备用树脂基复合材料服役力学环境看，以陆基战略导弹的复杂舱体为代表，主要承受压缩工况。新一代战略导弹需继续大幅减轻弹体结构重量，动态压缩载荷较现有型号提升，对弹体结构的压缩性能提出了更为苛刻的要求。

我国目前研制的以T800中模高强碳纤维增强的树脂基复合材料拉伸强度和模量明显提升，基本可以满足减重要求，但压缩强度并没有提升(≤1600MPa)，导致复合材料拉伸性能和压缩性能失衡(压缩/拉伸匹配系数约为0.62)，压缩强度不足已经成为设计和应用瓶颈，制约着航天武器装备的发展。因此导弹武器用结构复合材料迫切需求具有更好的压缩性能和压拉平衡性好的高性能树脂基复合材料。

针对复合材料压缩强度与拉伸强度不匹配的现象，复合材料领域的技术人员在高性能碳纤维复合材料提高压缩强度和提升压拉平衡方面开展了探索性研究。刘巍等通过间氨基苯酚环氧树脂和双酚A型环氧树脂共混，采用4,4-二氨基二苯砜(4,4-DDS)作为固化剂，获得了相应的热熔预浸料，复合材料的0°压缩强度最高可达1466MPa，且改善树脂基复合材料的压缩性能研究主要集中于环氧树脂复合材料方面。双马树脂复合材料压缩性能改善的研究未见报道。综上，目前的双马树脂复合材料的0°压缩强度仍然较低，已成为其进一步拓展使用的瓶颈技术。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种高强高模热熔双马树脂组合物及其制备方法，该树脂基体与碳纤维增强体制备的复合材料的压拉平衡特性得到明显提升，0°压缩强度/0°拉伸强度系数高达0.83；同时该树脂基体具有良好的工艺性和铺覆性，可满足航空航天领域对碳纤维复合材料高压拉匹配的设计要求。

本发明的另外一个目的在于提供一种包含该高强高模热熔双马树脂组合物的预浸料及复合材料。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种高强高模的热熔双马树脂组合物，包含如下质量份数的组分：

其中，所述双马树脂单体为：二苯甲烷二胺型双马单体IA、间苯二胺型双马单体IB或甲苯二胺型双马单体IC中的任意一种或几种，与苯酰替苯胺型双马单体ID的组合物，具体结构式如下：

在上述高强高模的热熔双马树脂组合物中，所述双马树脂单体组合物中，苯酰替苯胺型双马单体ID的质量百分比含量为10％-50％。

在上述高强高模的热熔双马树脂组合物中，所述工艺改性剂为二烯丙基双酚A与三缩水甘油基间氨基苯酚的组合，二者的质量比为1:0.5-1.5。