[发明专利]一种预浸料用高韧性环氧树脂体系及其制备方法

说明书

本发明涉及一种预浸料用高韧性环氧树脂及其制备方法，要解决的技术问题是同时满足工艺和机械性能高要求，属于高分子聚合物技术领域。其特征在于：将热塑性树脂溶于双酚A型液体环氧树脂中，得a组分；将双酚A型液体环氧树脂与固化剂、促进剂在三辊研磨机中充分研磨，得b组分；将双酚A型固体环氧树脂、酚醛型环氧树脂、增韧型环氧树脂和a组分在双行星搅拌机中加热至120～160℃，充分搅拌得c组分；将c组分冷却至60～90℃，加入b组分，混合均匀后真空脱泡，制得预浸料用高韧性环氧树脂体系。本发明制备方法简便，树脂混合均匀、质量稳定，得到的树脂产品具有粘度适中、韧性高、耐热性好和机械强度高等特点。

技术领域

本发明涉及一种高韧性的单组分环氧树脂体系及其制备方法，具体涉及一种碳纤维预浸料用高韧性的环氧树脂体系及其制备方法。

背景技术

纤维预浸料是碳纤维最重要的应用领域之一，它是把基体树脂浸渍在碳纤维中制成片状的叠层材料，是复合材料的中间体。预浸料因具有密度小、强度高、抗腐蚀等特点而被视为金属材料的良好替代品，广泛应用于航天航空、建筑工业、电子电器、交通工业等各领域。在某些应用场合，如集装箱、交通运输等，难免会在使用过程中发生冲击碰撞，这就需要使用的材料具有一定抵抗形变的能力和良好的冲击韧性。作为碳纤维预浸料常用的树脂基体，环氧树脂具有粘接性能好、机械强度高等优点，但其交联固化后存在韧性差、耐疲劳和冲击强度低等缺点，难以满足复合材料在航空航天、交通运输等应用领域的高性能要求。

为了提高预浸料用环氧树脂基体的韧性，国内外学者已进行了大量的改性研究工作，目前已形成了一系列的增韧方法，如橡胶弹性体、刚性粒子、核壳聚合物、热塑性树脂、液晶高分子等。专利CN201310032354提供了一种二聚酸改性环氧树脂增韧的中温固化预浸料，获得树脂体系对纤维的良好浸润效果，并提高了树脂对纤维的附着力和剥离强度。专利CN201410228267通过在环氧树脂体系中添加15～40%的热塑性树脂，得到了高韧性、可70℃固化的预浸料用环氧树脂体系。但是，仅采用单一的增韧手段，很难同时满足良好工艺性和高耐热、高机械性能等要求，如增韧型环氧树脂会降低树脂的模量和耐热性能、热塑性树脂会影响树脂的工艺性等。

发明内容

本发明的目的是，提供一种适合于碳纤维预浸料用的高韧性环氧树脂体系及其制备方法，将增韧型环氧树脂和热塑性树脂同时引入到环氧树脂体系中，以期最终获得工艺性和韧性、耐热、机械强度等均较好的预浸料用环氧树脂体系。

为了达到以上目的，采用的技术方案是：

一种预浸料用高韧性环氧树脂体系，包括以下组分：按质量份数计，双酚A型液体环氧树脂 20～35份，双酚A型固体环氧树脂20～30份，酚醛型环氧树脂 30～45份，增韧型环氧树脂 5～15份，热塑性树脂 2～10份，固化剂和促进剂6～10份。

所述增韧型环氧树脂选自聚氨酯改性环氧树脂、有机硅改性环氧树脂、聚醚改性环氧树脂、二聚酸改性环氧树脂中的一种。

所述热塑性树脂选自聚乙烯醇缩醛树脂、苯氧基树脂、聚酰亚胺和聚砜树脂中的一种。

所述固化剂为双氰胺，所述促进剂为脲类衍生物，为3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、苯基二甲脲、甲苯双二甲脲中的一种。

一种预浸料用高韧性环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）在反应器中加入少量双酚A型液体环氧树脂NPEL-128和热塑性树脂，通氮气保护，加热升温至150～180℃，保温搅拌1～4小时，直至混合液澄清，得a组分；

步骤2）取剩余的双酚A型液体环氧树脂，加热到50～70℃，加入固化剂和促进剂高速分散，然后在三辊研磨机中充分研磨，直至颗粒在树脂中分散均匀，无团聚现象，得b组分；