一种真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法，涉及环氧树脂基阻燃复合材料技术领域。该制备方法包括：树脂组分、固化剂组分、复合材料、导入工艺、固化工艺，本发明专利技术对双酚A环氧树脂进行改性，增强了树脂的耐热性和拉伸性，同时降低了自身的粘度。以羧甲基纤维素、酒石酸为原料合成的分散剂，能防止树脂组分的聚集、沉淀，很好的降低体系的粘度，更好的适用于真空导入工艺。

【技术实现步骤摘要】
一种真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法
：本专利技术涉及环氧树脂基阻燃复合材料
，具体涉及一种真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法。
技术介绍
：真空导入工艺(VacuumInfusionProcess)简称VIP，在模具上铺“干”增强材料(玻璃纤维、碳纤维、夹心材料等)，然后铺真空袋，并抽出体系中的空气，在模具型腔中形成一个负压，利用真空产生的压力，把树脂通过预铺的管路压入纤维层中，让树脂浸润增强材料，最后填满整个模具，制品固化后，揭去真空袋材料，得到所需的制品。复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观(微观)上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢)，从此出现了复合材料这一名称。按基体材料不同，复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。环氧树脂作为开发最早、应用最为广泛的复合材料树脂基体，具有优良的加工性、粘结性，固化后具有较高的强度和模量。但是环氧树脂具有燃烧性能，不能满足阻燃的性能要求。加入阻燃填料如氢氧化铝、氢氧化镁虽能达到阻燃效果，但是环氧树脂体系的粘度较大，流动性差，不适用于真空导入工艺。
技术实现思路
：本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，降低环氧体系的粘度改善对碳纤维、玻璃纤维的润湿渗透性，使其适用于真空导入成型工艺。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现，一种真空导入环氧树脂基阻燃复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)树脂组分：双酚A环氧树脂15-40份、二丙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂5-15份搅拌均匀后加入无机阻燃填料20-40份、有机磷氮系阻燃剂20-30份、抗沉淀分散剂0.5-3份；(2)固化剂组分：聚醚胺40-55份，脂环胺50-60份；(3)复合材料：树脂、固化剂按照100：18-20比例混合均匀后取30-45份，真空导入增强纤维50-70份；(4)导入工艺：按照树脂45℃预热、固化剂不预热搅拌混合，模具预热至40℃，在铺覆有纤维织物的模具上铺覆真空袋，并密封真空袋与模具之间形成的模腔，对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏，检漏合格后，40℃向模腔中导入复合材料；(5)固化工艺：40-50℃固化4h、5-10℃固化2h、70-80℃固化4h，固化完全后揭去真空袋材料，即得到阻燃复合材料。所述增强纤维选自碳纤维或玻璃纤维。所述有机磷氮系阻燃剂选自磷酸三苯酯。所述双酚A环氧树脂的改性方法为：将羟甲基磺酸钠溶解在适量60％的乙醇水溶液中，加入双酚A环氧树脂加热至回流状态，保温搅拌1-2h，趁热过滤，沉淀冷却至室温，用去离子水洗涤2-3次，再用无水乙醇洗涤1-2次，送入烘干机中干燥，将所得沉淀和对羟基苯甲醚溶解于DMSO中，加入碳酸钾，加热至85℃-100℃，保温搅拌2-3h，减压浓缩至溶剂剩余为30-35％，加入萃取剂，萃取2-3次，收集有机相蒸发浓缩即得到改性双酚A环氧树脂。所述羟甲基磺酸钠、双酚A环氧树脂、对羟基苯甲醚、碳酸钾加入的比例关系为11份、20份、16份、3份。所述萃取剂为乙酸乙酯和去离子水的混合液，体积比为3：2。上述羟甲基磺酸钠主要通过氢键和双酚A环氧树脂相联，初次改性后的双酚A环氧树脂再与对羟基苯甲醚通过开环加成反应，得到了最终改性双酚A环氧树脂，该改性方法增强了环氧树脂的耐热性和拉伸能力同时提高了自身的阻燃性能。所述无机阻燃填料为氢氧化镁、白炭黑、高岭土的混合物，质量份数为：10份、8份、8份。所述抗沉淀分散剂为羧甲基纤维素/酒石酸，其制备方法为：把羧甲基纤维素加入到适量的去离子水中，常温搅拌至完全溶解；用10％的醋酸溶液调节溶液的pH为5-6，再加入二茂铁和酒石酸，升温至70-80℃搅拌2-3h，反应体系出现油状物；降温至30-40℃，加入氯化钠和甘氨胆酸钠搅拌0.5-1h；冷却至室温，分离出油状物，蒸发、结晶即得到羧甲基纤维素/酒石酸。所述羧甲基纤维素、二茂铁、酒石酸、氯化钠、甘氨胆酸钠的加入比例关系为30份、1份、20份、3份、3份。上述反应的机理为酯化反应，羧甲基纤维素和酒石酸在酸性条件下以二茂铁为催化剂合成了羧甲基纤维素/酒石酸，再经过氯化钠和甘氨胆酸钠的盐析、改性，得到了抗沉淀分散剂。该分散剂能阻止树脂成分间的聚集、沉淀，能有效的降低树脂的粘度，满足真空导入工艺的需求。本专利技术的有益效果是：本专利技术对双酚A环氧树脂进行改性，增强了双酚A环氧树脂的热稳定性和拉伸性能，降低粘度的同时增强了自身的阻燃性能；合成的抗沉淀分散剂能阻止树脂组分间的聚合、沉淀，降低了树脂体系的粘度；在常规固化工艺的基础上，添加低温固化，增强了树脂的固化效率和拉伸性能。具体实施方式：为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1阻燃复合材料的制备：(1)树脂组分：双酚A环氧树脂E4420g、二丙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂5g搅拌均匀后加入无机阻燃填料20g，磷酸三苯酯20g，抗沉淀分散剂0.5g；(2)固化剂组分：聚醚胺D-40040g，TAC-900脂环胺50g；(3)复合材料：树脂、固化剂按照100：18比例混合均匀后取30g，真空导入50g玻璃纤维；(4)导入工艺：按照树脂45℃预热、固化剂不预热搅拌混合，模具预热至40℃，在铺覆有玻璃纤维的模具上铺覆真空袋，并密封真空袋与模具之间形成的模腔，对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏，检漏合格后，40℃向模腔中导入复合材料；(5)固化工艺：40℃固化4h、5℃固化2h、80℃固化4h，固化完全后揭去真空袋材料，即得到阻燃复合材料。无机阻燃填料为氢氧化镁、白炭黑、高岭土的混合物，质量份数为：10g、8g、8g。抗沉淀分散剂的制备：把30g羧甲基纤维素加入到适量的去离子水中，常温搅拌至完全溶解；用10％的醋酸溶液调节溶液的pH为5-6，再加入1g二茂铁和20g酒石酸，升温至70g℃搅拌2h，反应体系出现油状物；降温至30g℃，加入3g氯化钠和3g甘氨胆酸钠搅拌0.5h；冷却至室温，分离出油状物，蒸发、结晶即得到羧甲基纤维素/酒石酸。实施例2阻燃复合材料的制备：(1)树脂组分：双酚A环氧树脂E4420g、二丙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂5g搅拌均匀后加入无机阻燃填料20g，磷酸三苯酯20g，抗沉淀分散剂0.5g；(2)固化剂组分：聚醚胺D-40040g，TAC-900脂环胺50g；(3)复合材料：树脂、固化剂按照100：18比例混合均匀后取30g，真空导入50g玻璃纤维；(4)导入工艺：按照树脂45℃预热、固化剂不预热搅拌混合，模具预热至40℃，在铺覆有玻璃纤维的模具上铺覆真空袋，并密封真空袋与模具之间形成的模腔，对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏，检漏合格后，40℃向模腔中导入复合材料；(5)固化工艺：40℃固化4h、5℃本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)树脂组分：双酚A环氧树脂15‑40份、二丙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂5‑15份搅拌均匀后加入无机阻燃填料20‑40份、有机磷氮系阻燃剂20‑30份、抗沉淀分散剂0.5‑3份；(2)固化剂组分：聚醚胺40‑55份，脂环胺50‑60份；(3)复合材料：树脂、固化剂按照100：18‑20比例混合均匀后取30‑45份，真空导入增强纤维50‑70份；(4)导入工艺：按照树脂45℃预热、固化剂不预热搅拌混合，模具预热至40℃，在铺覆有纤维织物的模具上铺覆真空袋，并密封真空袋与模具之间形成的模腔，对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏，检漏合格后，40℃向模腔中导入复合材料；(5)固化工艺：40‑50℃固化4h、5‑10℃固化2h、70‑80℃固化4h，固化完全后揭去真空袋材料，即得到阻燃复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)树脂组分：双酚A环氧树脂15-40份、二丙二醇二缩水甘油醚活性稀释剂5-15份搅拌均匀后加入无机阻燃填料20-40份、有机磷氮系阻燃剂20-30份、抗沉淀分散剂0.5-3份；(2)固化剂组分：聚醚胺40-55份，脂环胺50-60份；(3)复合材料：树脂、固化剂按照100：18-20比例混合均匀后取30-45份，真空导入增强纤维50-70份；(4)导入工艺：按照树脂45℃预热、固化剂不预热搅拌混合，模具预热至40℃，在铺覆有纤维织物的模具上铺覆真空袋，并密封真空袋与模具之间形成的模腔，对所述模腔抽真空，以压实其中的纤维织物，并对抽真空后的模腔进行真空检漏，检漏合格后，40℃向模腔中导入复合材料；(5)固化工艺：40-50℃固化4h、5-10℃固化2h、70-80℃固化4h，固化完全后揭去真空袋材料，即得到阻燃复合材料。2.根据权利要求1所述真空导入环氧树脂基无卤阻燃复合材料的制备方法，其特征在于：所述无机阻燃填料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：周鑫，魏玲，
申请(专利权)人：安徽众博新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34