[发明专利]一种用于修补的中低温固化真空袋成型预浸料及制备方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种用于修补的中低温固化真空袋成型预浸料及制备方法。所述预浸料中的环氧树脂体系由环氧树脂混合物、固化剂混合物及添加剂组成，该环氧树脂体系在60℃～70℃之间的粘度为5Pa.s～15Pa.s，适合热熔法制备预浸料；在70℃～120℃的粘度较低，粘度为0.1Pa.s～5Pa.s，适合在真空袋成型时树脂中的气孔容易排出。通过制备环氧树脂体系；将环氧树脂体系在涂膜机上制备成胶膜；用热熔预浸机将制备好的胶膜以上下两层的方式覆盖在增强纤维上，控制热熔预浸机的加热辊温度和车速，制备预浸料。该预浸料具有室温贮存期长，性能优异，成型周期快等特点，可用于外场修补用复合材料、风电叶片等主次承力结构的高效低成本制造。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种用于修补的中低温固化真空袋成型预浸料及制备方法。

背景技术

复合材料由于其高比强度、高比刚度、良好的耐疲劳、耐腐蚀等性能，在航空航天领域、电子船舶领域均得到了广泛的应用。随着复合材料结构使用年限的增加，其修理问题逐渐引起人们的重视。相比金属材料，复合材料偏脆性，且对于异物掉落、冰雹、鸟撞、跑道碎石等面外冲击具有较低的损伤阻抗，产生面内纤维断裂、分层、长桁/蒙皮脱粘等不同于金属的损伤模式，从而带来新的修理问题。

复合材料结构的修理手段主要包括补片机械连接修理、胶接修理两种。对于复合材料补片机械修理，是将金属或复合材料补片放置于处理后的损伤结构区域，采用多个紧固件将补片与原结构连接，使损伤结构恢复至原承载能力。这种方法具有较高的可靠性，且多排多列螺栓连接提高了修理结构的损伤容限性能，缺点是补片和螺栓较重，易导致原结构显著增重。对于复合材料胶接修理，是将复合材料补片放置于处理后的损伤区域并加温固化，将补片与原结构胶接连接。相比于补片机械修理，复合材料胶接修理具有显著的重量优势，且修理后结构可恢复至较高的承载能力，具备较高的可靠性，因此在航空、航天复合材料结构中被广泛采用。

复合材料胶接修理中需要将补片和原结构固化在一起，通常通过电热毯、修补仪等设备加温至所需的温度，并保持该温度直至固化结束。在实际复合材料结构的胶接修理中，易遇到较为恶劣的外场环境和简陋的设备条件，若胶接修理固化所需的温度较高、时间较长，在某些维修条件下可能无法实现，且较长的固化时间亦对修理效率产生影响，且固化后制品内部存在一定热应力，会影响修补材料的性能。为了解决以上问题，需要一种低温固化、较短固化时间的复合材料修理用预浸料，且该预浸料需在室温下具有较长时间的粘性，从而实现外场复合材料结构的快速、高效维修。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种用于修补的中低温固化真空袋成型预浸料及制备方法，解决目前修补用复合材料固化温度高且固化时间长而导致的外场修补条件无法满足及影响复合材料修补效率的技术问题。

(2)技术方案

第一方面，本发明的实施例提出了一种用于修补的中低温固化真空袋成型预浸料，所述预浸料的环氧树脂体系包括：环氧树脂混合物、固化剂混合物以及添加剂，其中所述环氧树脂混合物为80～100份，所述固化剂混合物为40～60份，所述添加剂为0.1～1份。

进一步的，所述环氧树脂混合物为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油胺类多官能环氧树脂中的一种或几种的混合物。

进一步的，所述固化剂混合物包括改性双氰胺类或双氰胺类潜伏性固化剂和促进剂。

进一步的，所述添加剂为碳纳米管、气相二氧化硅。

第二方面，提供了一种用于修补的中低温固化真空袋成型预浸料制备方法，包括步骤：制备环氧树脂体系；将环氧树脂体系在涂膜机上制备成胶膜；用热熔预浸机将制备好的胶膜以上下两层的方式覆盖在增强纤维上，控制热熔预浸机的加热辊温度和车速，制备预浸料。