一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料，其包含组分如下：A，至少一种苯并噁嗪树脂；B，一种环氧树脂；C，至少一种碳纳米管材料。将树脂组成物和碳纤维（或碳纤维织物）通过热熔法结合起来，制成预浸料，预浸料按照铺层设计铺放在复合材料模具表面后，外围依次覆盖脱模布、隔离膜、透气毡以及真空袋并用真空胶带密封；抽真空后，按照工艺规程要求程序式调整微波辐射功率大小，保证固化过程的可控性；一定时间后制件固化成型，降温脱模。本发明专利技术用于航空易损结构件的制造，不仅解决了传统工艺制件变形大、收缩率高的问题，而且提高了制件生产效率，降低制造成本，对提升我国航空装备的快速更换维护水平具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料
本专利技术涉及一种苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料的制备，尤其涉及一种适用于航空易损结构件制造用微波固化苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料的制备。
技术介绍
苯并噁嗪树脂是一种新开发的新型酚醛树脂，固化后分子极性几乎为零，收缩率极低，所以有非常好的耐湿热性能，在潮湿高温环境下长期使用能非常好地保持其优良的力学性能和电学性能。又由于苯并噁嗪树脂和很多种增强体的浸润性能非常好，所以其复合材料制品的孔隙率相对较低，加上苯并噁嗪树脂基体本身吸湿率低，非常适合军事、工业中一些环境条件恶劣的用途。但苯并噁嗪树脂固化过程中存在固化温度高、固化时间长等问题，对设备、能源要求较高。微波作为一种全新的热能技术，具有加热速度快，热能利用率高，可实现快速控制等优点。微波加热固化应用于碳纤维复合材料的固化是近年来新发展的一种成型工艺，日益受到各单位重视，但目前利用微波固化工艺制备苯并噁嗪树脂及其复合材料用于航空易损结构件的制造未见报道。因此，上述问题是对微波固化工艺制备苯并噁嗪树脂及其复合材料的制备方法中应当予以考虑并解决的问题。
技术实现思路
本专利技术针对克服现有技术中的缺陷，提供一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料本专利技术的技术方案为：其中适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物，以有机固形物重量份计，其包含组分A、B、C，其重量份如下：A.至少一种苯并噁嗪树脂，50-70份；B.环氧树脂，20-50份；C.至少一种碳纳米管材料，1-10份。本专利技术中的A成分，即苯并噁嗪树脂，为基体树脂成分，对材料性能起主导作用，包括二元酚型苯并噁嗪，如分子式1所示：分子式1二元酚型苯并噁嗪单体分子式萘酚型苯并噁嗪，如分子式2所示：分子式2萘酚型苯并噁嗪分子式含不饱和键型苯并噁嗪，如分子式3所示：分子式3（1）含乙炔基苯并噁嗪分子式分子式3（2）含烯丙基苯并噁嗪分子式二元胺型苯并噁嗪，如分子式4所示：分子式4二元胺型苯并噁嗪分子式本专利技术中的B成分，即环氧树脂，用于调整树脂体系工艺性，以保证预浸料铺贴性良好，具体牌号为脂环族三官能团环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯。本专利技术中的C成分，即碳纳米管材料组分，包括单壁碳纳米管材料和/或多壁碳纳米管材料，主要作为微波吸收剂使用，同时碳纳米管成分在添加量较小的情况下就会大大增加体系的黏度，从而使化学反应起主导的交联反应转变为扩散控制。混合物中，苯并噁嗪树脂的重量份数为50-70，环氧树脂的重量份数为20-50，两者重量比优选为（55-65）:（35-45）。碳纳米管材料组分重量份数为1-10，优选为3-7。本专利技术的进一步改进在于：所述苯并噁嗪树脂为二元酚型苯并噁嗪树脂、萘酚型苯并噁嗪树脂、二胺型苯并噁嗪树脂中的一种或几种组合物。本专利技术的进一步改进在于：所述环氧树脂为脂环族三官能团环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯。本专利技术的进一步改进在于：所述碳纳米管材料为单壁碳纳米管材料或多壁碳纳米管材料中的一种或几种组合物。本专利技术的进一步改进在于：提供一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物预浸料，包括苯并噁嗪树脂组成物和碳纤维（或碳纤维织物），所述预浸料的制备采用热熔融法，首先将制得的苯并噁嗪树脂组成物在50-80℃下烘烤半小时后，置于涂膜机上均匀涂覆制备含浸胶膜，然后在预浸机上将制得的胶膜和碳纤维（或碳纤维织物）在80-100℃、0.1-0.5MPa下相结合，最后覆盖PE膜即可得预浸料。本专利技术的进一步改进在于：提供一种苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料的微波固化工艺，具体步骤如下：（1）预浸料按照铺层设计铺放在复合材料模具表面后，外围依次覆盖脱模布、隔离膜、透气毡以及真空袋并用真空胶带密封；（2）抽真空后，按照工艺规程要求程序式调整微波辐射功率大小，并在模具上放置温度传感，测量的温度反馈到控制系统，与工艺曲线比对，保证固化过程的可控性；（3）一定时间后制件固化成型，降温脱模，固化时间为10-30分钟，如果制件大于5mm，固化时间延长至40~60分钟。本专利技术的进一步改进在于：所述复合材料模具为碳纤维增强复合材料模具、玻璃纤维增强复合材料模具、陶瓷材料模具、石英材料模具、耐高温水泥材料模具或耐高温石膏材料模具。本专利技术的进一步改进在于：所述温度传感装置包括热电偶、热敏电阻、红外传感器、光纤荧光传感器和光纤光栅传感器中的一种或多种。本专利技术的有益效果是：本专利技术其主要用于口盖、整流罩等航空易损结构件的制造，苯并噁嗪树脂的使用解决了传统环氧树脂固化导致制件变形大、收缩率高的问题，而微波固化工艺不仅降低了苯并噁嗪树脂固化温度、缩短固化时间，更重要的是提高了制件生产效率，降低制造成本。本专利技术所提供的适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物及其预浸料具有如下优点：（1）本专利技术的苯并噁嗪树脂及其预浸料，固化后复合材料制品孔隙率低，接近零收缩，应力小，没有微裂纹，（2）本专利技术的苯并噁嗪预浸料特别适用于微波固化工艺，能够显著降低苯并噁嗪固化温度、缩短固化时间，（3）本专利技术所使用的微波固化，能够提高制件生产效率，降低制造成本，（4）本专利技术的苯并噁嗪树脂及其预浸料和微波固化工艺相结合，适用于口盖、整流罩等航空易损结构件的制造，在当今复杂国际环境下对提升我国航空装备的快速更换维护水平具有重要意义。具体实施方式为了加深对本专利技术的理解，下面将结合实施例对本专利技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本专利技术，并不对本专利技术的保护范围构成限定。实施例1：本实施例的技术解决方案是：80℃下，将A组分55份苯并噁嗪树脂AIBZ483（上海瑞仪化工科技有限公司）、B组分45份环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯（广州太吉新材料有限公司）和C组分5份单壁碳纳米管材料WJST（安徽微晶材料科技有限公司）在高速搅拌下混合均匀；将上述树脂混合物置于涂膜机制得胶膜后，和单向碳纤维HF10-12K（江苏恒神股份有限公司）形成夹心结构，通过热压方式制备得到苯并噁嗪树脂单向碳纤维预浸料；将上述预浸料按照0°铺层铺放在复合材料模具表面后，外围依次覆盖脱模布、隔离膜、透气毡以及真空袋并用真空胶带密封；抽真空后，按照工艺规程要求程序式调整微波辐射功率大小，20分钟后制件固化成型，降温脱模。该实施例中苯并噁嗪单向层压板弯曲强度为1401MPa，层间剪切强度为102MPa，性能基本等同热压罐固化。其它性能数据见表一。实施例280℃下，将A组分70份苯并噁嗪树脂AIBZ483（上海瑞仪化工科技有限公司）、B组分30份环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯（广州太吉新材料有限公司）和C组分5份单壁碳纳米管材料WJST（安徽微晶材料科技有限公司）在高速搅拌下混合均匀；将上述树脂混合物置于涂膜机制得胶膜后，和单向碳纤维HF10-12K（江苏恒神股份有限公司）形成夹心结构，通过热压方式制备得到苯并噁嗪树脂单向碳纤维预浸料；将上述预浸料按照0°铺层铺放在复合材料模具表面后，外围依次覆盖脱模布、隔离膜、透气毡以及真空袋并用真空胶带密封；抽真空后，按照工艺规程要求程序式调整微波辐射功率大小，20分钟后制件固化成型，降温脱模。该实施例中苯并噁嗪单向层压板弯曲强度为1287MPa，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物，其特征在于：所述苯并噁嗪树脂组成物其包含至少一种苯并噁嗪树脂，重量份数为50‑70份，环氧树脂，重量份数为20‑50份，至少一种碳纳米管材料，重量份数为1‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物，其特征在于：所述苯并噁嗪树脂组成物其包含至少一种苯并噁嗪树脂，重量份数为50-70份，环氧树脂，重量份数为20-50份，至少一种碳纳米管材料，重量份数为1-10份。2.根据权利要求1所述的一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物，其特征在于：所述苯并噁嗪树脂为二元酚型苯并噁嗪树脂、萘酚型苯并噁嗪树脂、二胺型苯并噁嗪树脂中的一种或几种组合物。3.根据权利要求1所述的一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物，其特征在于：所述环氧树脂为脂环族三官能团环氧树脂4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯。4.根据权利要求1所述的一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物，其特征在于：所述碳纳米管材料为单壁碳纳米管材料或多壁碳纳米管材料中的一种或几种组合物。5.一种适用于微波固化工艺的苯并噁嗪树脂组成物预浸料，其特征在于：包括权利要求1-4中任意一项的苯并噁嗪树脂组成物和碳纤维（或...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨强，丁出，单瑞俊，张星星，
申请(专利权)人：江苏恒神股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32