[发明专利]一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料及其制备方法和应用

说明书

一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料及其制备方法和应用，涉及改性环氧树脂材料技术领域。本发明的目的是为了解决传统的改性环氧树脂无法兼具良好的低温韧性、冷热循环稳定性与耐热性能的问题。方法：将环氧树脂和超低温增韧树脂加入到反应容器中，在100～150℃的温度条件下搅拌至混合体系呈均相透明，继续反应2～4h后，降温至80～90℃，再加入固化剂、脱泡剂和1～10份促进剂，继续搅拌20～30min，再真空脱气3～5次，停止反应，出料，得到宽温范围用改性环氧树脂基体材料。本发明可获得一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料及其制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及改性环氧树脂材料技术领域，具体涉及一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料及其制备方法和应用。

背景技术

深空航天器是执行深空探索任务的重要载具，其需要在极端深空环境(-150℃～150℃冷热交变、宇宙射线辐射、高度真空度等)中稳定运行。一般为了提高推重比，航天器大多数承力构件均采用树脂基复合材料设计，如桁架、特殊舱体外壁板和推进剂贮箱外壳等，起到维持并保护航天器功能运转的重要作用，而这些复合材料中的基体树脂材料均长期暴露在空间环境中，因此树脂在深空环境中性能的稳定性(主要是力学强度和阻燃性)是决定深空航天器能否完成深空探索任务的关键因素。目前，航天领域复合材料构件多采用环氧树脂作为基体材料，其具有力学性能优异、工艺性好以及抗空间辐照性能良好等优点，但是其耐温性和阻燃性较差，已不能满足深空航天器的应用需求。

近年来，环氧树脂因其良好的工艺性、优异的粘接强度和内聚强度常被用于航空航天轻质化复合材料构件的设计应用中，尤其是环氧树脂固化物结构中具有独特的醚结构，可在超低温下为整个树脂链段提供了很好的抵抗载荷的能力，从而使树脂基体展现出一定的耐低温温性和力学强度，因而具备用于极端环氧用轻量化复合材料的基体树脂应用可行性，但是单独应用其韧性和冷热循环稳定性仍不足，导致在航天宽温范围中应用效果变差，需要超低温增韧改性。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的改性环氧树脂无法兼具良好的低温韧性、冷热循环稳定性与耐热性能的问题，而提供一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料及其制备方法和应用。

一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料，按重量份数由1～70份环氧树脂、1～30份超低温增韧树脂、1～15份固化剂，1～10份促进剂和0.01～0.05份脱泡剂组成，所述的超低温增韧树脂由10～80份固体环氧树脂、10～20份端羧基聚酯、5～10份活性稀释剂、0.1～0.5份促进剂、0.1～0.5份界面改性剂和0.01～0.1份链转移剂组成。

上述一种宽温范围用改性环氧树脂基体材料的制备方法，按以下步骤进行：

一、按重量份数分别称取1～70份环氧树脂、1～20份超低温增韧树脂、1～15份固化剂，1～10份促进剂、0.01～0.05份脱泡剂、10～80份固体环氧树脂、10～20份端羧基聚酯、5～10份活性稀释剂、0.1～0.5份促进剂、0.1～0.5份界面改性剂和0.01～0.1份链转移剂；

二、制备超低温增韧树脂：将步骤一中称取的固体环氧树脂、端羧基聚酯和活性稀释剂分别进行除水处理，真空烘干；将烘干后的固体环氧树脂和活性稀释剂加入到反应容器中，在80～120℃的温度条件下搅拌溶解，待溶液呈均相透明，加入烘干后的端羧基聚酯、界面改性剂、链转移剂和0.1～0.5份促进剂，升温至130～160℃原位反应3～5h，体系黏度控制为1000～50000cp，真空脱气3～5次后出料，冷却后，得到超低温增韧树脂；

三、制备宽温范围用改性环氧树脂基体材料：将环氧树脂和步骤二中得到的超低温增韧树脂加入到反应容器中，在100～150℃的温度条件下搅拌至混合体系呈均相透明，继续反应2～4h后，降温至80～90℃，再加入固化剂、脱泡剂和1～10份促进剂，继续搅拌20～30min，再真空脱气3～5次，停止反应，出料，得到宽温范围用改性环氧树脂基体材料。