[发明专利]一种中空薄壁变截面高承载结构用环氧树脂组合物、预浸料及其制备方法

说明书

本发明属于新型材料领域，尤其涉及一种中空薄壁变截面高承载结构用环氧树脂组合物、预浸料及其制备方法，其中环氧树脂组合物的主要组分为液态环氧树脂，固态环氧树脂，增韧剂，固化剂和促进剂；将上述组合物和预浸料基体材料在预浸机上采用热压复合，即可获得中空薄壁变截面高承载结构用环氧树脂基预浸料；采用上述技术方案获得的树脂体系，在耐热性不降低的条件下显著提高了树脂浇注体冲击韧性，冲击强度提高了48％，通过控制预聚反应程度提高了树脂体系与纤维的浸润性和预浸料质量稳定性，进而提高了中空薄壁变截面结构件的力学性能。

技术领域

本发明属于新型材料领域，具体涉及一种中空薄壁变截面高承载结构用环 氧树脂组合物、预浸料及其制备方法。

背景技术

碳纤维以其高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳、质量轻、导电、隔热、 耐高温等一系列综合优异性能，已广泛应用于航空、航天、车辆制造、舰船工 业、风力发电、电子通讯、医疗器械、文体休闲器材等军工和民用的众多领域。 目前，碳纤维主要以碳纤维预浸料的形式实现应用，为了充分发挥碳纤维的超 高强度，将碳纤维做成单向纤维的预浸料制造各种产品是最佳方法。

军事领域中针对火箭、飞机、导弹等飞行器，仅仅能飞起来是不够的，想 要提升飞行器的性能，让它飞得更快，更灵活，就必须拥有一对又轻巧、又坚 固的翼型结构件，该结构件典型特点是中空薄壁变截面大翼展且轻质高承载性， 壁厚一般2mm，承载性要求翼展的5％，另外为了达到高承载性能，结构件上 具有的金属销/轴需要与预浸料一体复合成型，因此这种结构件对材料提出了 更为苛刻的要求，传统材料如铝、钛、钢金属材料到通用碳纤维复合材料难以 满足同时具有高模量和高韧性的技术要求。

公开号为CN111410817A公开了一种中温固化低放热的环氧树脂热熔预浸 料，且制备的复合材料产品的表面外观饱满度和无孔洞。但是该预浸料难以满 足中空薄壁变截面大翼展翼型结构件设计要求。

公开号为CN107286585A公开了一种高模量碳纤维预浸料的环氧热熔胶， 且制备的复合材料弯曲强度较高。但是该预浸料难以满足中空薄壁变截面大翼 展翼型结构件设计要求的弯曲模量指标。

针对上述问题，本领域亟需提供一种全新的碳纤维预浸料，可应用于模压、 卷绕、热压罐以及非热压罐成型工艺，从而满足中空薄壁变截面大翼展翼型结 构件设计要求。

发明内容

本发明针对现有技术存在的诸多不足之处，提供了一种中空薄壁变截面高 承载结构用环氧树脂组合物、热熔预浸料及其制备方法，其中环氧树脂组合物 的主要组分为液态环氧树脂，固态环氧树脂，增韧剂，固化剂和促进剂；将上 述组合物和预浸料增强材料在预浸机上采用热熔复合成型，即可获得中空薄壁 变截面高承载结构用环氧树脂基预浸料；采用上述技术方案获得的树脂体系， 在耐热性不降低的条件下显著提高了树脂浇注体冲击韧性，冲击强度提高了 48％，通过控制预聚反应程度提高了树脂体系与纤维的浸润性和预浸料质量稳定 性，进而提高了中空薄壁变截面结构件的综合性能。

本发明的具体技术方案如下：

发明人首先提供了一种环氧树脂组合物，其原料组成按重量份计为：

液态环氧树脂80-90份

固态环氧树脂15-20份

增韧剂6-10份

固化剂35-45份

促进剂0.5-3份，

其中所述液态环氧树脂为混合型环氧树脂，环氧值为0.85eq/100g，环氧当 量110-135，型号是TDE-85；

所述固态环氧树脂为环氧值为(0.20-0.22)eq/100g，环氧当量480-600， 型号是双酚A型0191；

优选的，上述液态环氧树脂与固态环氧树脂质量比为85：(15-20)；