适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强高韧环氧树脂组合物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强高韧环氧树脂组合物及其制备方法。该高强高韧环氧树脂组合物由具有高环氧值的多官能度环氧树脂、低粘度的双酚A聚醚环氧树脂、高性能热塑性树脂以及固体固化剂组成。本发明专利技术的高强高韧环氧树脂组合物配方灵活，制备工艺简单，粘度可调，尤其适合热熔法制备预浸料，而且固化物具有高强度、高韧性的特点，可得到具有高机械特性的复合材料。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种。该高强高韧环氧树脂组合物由具有高环氧值的多官能度环氧树脂、低粘度的双酚A聚醚环氧树脂、高性能热塑性树脂以及固体固化剂组成。本专利技术的高强高韧环氧树脂组合物配方灵活，制备工艺简单，粘度可调，尤其适合热熔法制备预浸料，而且固化物具有高强度、高韧性的特点，可得到具有高机械特性的复合材料。【专利说明】
本专利技术涉及一种适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强高韧环氧树 脂组合物及其制备方法。 适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强高韧环 氧树脂组合物及其制备方法
技术介绍
近年来，使用碳纤维制备的增强复合材料因其高比强度、高比模量等优点被广泛 用于飞机及汽车的结构材料、网球拍、高尔夫球杆等运动器械以及普通产业用途等领域。上 述碳纤维增强复合材料70%以上是应用预浸料铺迭固化而成，所述预浸料是在增强纤维中 浸渍未固化的热固性树脂如环氧树脂、酚醛树脂、马来酰亚胺树脂等基体树脂制成的片状 中间体，考虑到成本、工艺性及复合材料的综合性能，通常采用环氧树脂作为该预浸料中使 用的基体树脂。 预浸料的制备方法有干法及湿法两种，其中干法即热熔法由于不使用挥发性溶 齐U，相比湿法而言具有许多突出的优点：（1)环境污染小；(2)生产效率高；（3)预浸料中树 脂含量的控制精度更高；(4)复合材料力学性能更好，特别是湿热性能大大改善；（5)挥发 分含量低。因此热熔法是目前制备高性能碳纤维增强复合材料的主流发展方向。但是热熔 法对于制备预浸料的设备要求高，而且对于用作胶膜的基体树脂有着非常严格的要求，基 体树脂的工艺性能(储存期、黏度、加工窗口等）控制非常重要。如果树脂粘度太低，容易形 成树脂堆积与贫胶，难以得到均匀胶膜；而粘度过高，需要更高的浸渍温度，树脂不仅很难 完全浸透纤维，而且存在暴聚的危险。 环氧树脂作为基体树脂，其性能对于复合材料的整体性能有着决定性的影响。由 于环氧树脂固化后交联密度高，其固化物存在着韧性差，耐疲劳和冲击强度低等缺点，由此 导致纤维增强复合材料的冲击后压缩强度、层间剪切强度较低，因此对环氧树脂进行增韧 改性，从而达到改善纤维复合材料的性能是非常必要的。 本专利技术着眼于解决以上提到的关于环氧树脂的工艺性能、增韧等问题，提供一种 粘度可调，具有良好工艺性、高强度高韧性的环氧树脂组合物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强 高韧环氧树脂组合物。 本专利技术的另一目的在于提供适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强 高韧环氧树脂组合物的制备方法。 本专利技术的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的高强高韧环氧树脂组合 物是由以下四个组分组成： 多官能度环氧树脂 双酚A聚醚环氧树脂 高性能热塑性树脂 固体固化剂 所述的多官能度环氧树脂占多官能度环氧树脂和双酚Α聚醚环氧树脂总质量分 数的10?80,所述的双酚A聚醚环氧树脂占多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂总 质量分数的20?90 ;所述的高性能热塑性树脂的用量为所述的多官能度环氧树脂和双酚A 聚醚环氧树脂总质量分数的0?30份(优选为5?30份）；所述的固体固化剂的用量为按 固体固化剂中的活泼氢与多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂中的总环氧基的化学 计量比计的0.6?1.2倍。 所述的多官能度环氧树脂为高强高韧环氧树脂组合物提供高的模量及耐热性。所 述的多官能度环氧树脂选自对氨基苯酚三缩水甘油基环氧树脂、4, 4' -二氨基二苯甲烷四 缩水甘油基环氧树脂、3, 3'-二乙基-4, 4'-二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂等中的 一种或几种。 所述的双酚A聚醚环氧树脂具有如下结构（结构中的m与η任意一个可为0): 【权利要求】1. 一种适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组合物，其特征是，所 述的环氧树脂组合物是由以下四个组分组成： 多官能度环氧树脂 双酚A聚醚环氧树脂 热塑性树脂 固体芳香胺固化剂 所述的多官能度环氧树脂占多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂总质量分数的 10?80,所述的双酚A聚醚环氧树脂占多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂总质量分 数的20?90 ;所述的热塑性树脂的量为所述的多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂 总质量分数的〇?30份；所述的固体芳香胺固化剂的量为按固体芳香胺固化剂中的活泼 氢与多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂中的总环氧基的化学计量比计的0. 6?1. 2 倍。2. 根据权利要求1所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组 合物，其特征是：所述的热塑性树脂的量为所述的多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树 脂总质量分数的5?30份。3. 根据权利要求1或2所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树 脂组合物，其特征是：所述的多官能度环氧树脂选自对氨基苯酚三缩水甘油基环氧树脂、 4, 4' -二氨基二苯甲烷四缩水甘油基环氧树脂、3, 3' -二乙基-4, 4' -二氨基二苯甲烷四缩 水甘油基环氧树脂中的一种或几种。4. 根据权利要求1或2所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂 组合物，其特征是：所述的双酚A聚醚环氧树脂具有如下结构：5.根据权利要求4所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组 合物，其特征是：所述的双酚A聚醚环氧树脂是由具有以下结构的双酚A聚醚醇与环氧氯丙 烧反应制得：按反应物双酚A聚醚醇的摩尔数计，在惰性气体气氛中，将1摩尔的双酚A聚醚醇、2? 30摩尔的环氧氯丙烷以及0. 1?4摩尔的助溶剂混合，加热溶解后，分批加入2?6摩尔 的I族金属元素的氢氧化物催化剂；在反应温度为45?90°C下进行反应5?20小时；反 应结束后加入去离子水洗涤至水相呈中性；然后分离出有机相，在温度为90?120°C及压 力为1?lOmmHg下减压蒸馏去除有机相中的挥发份后得到的液体为所述的双酚A聚醚环 氧树脂。6. 根据权利要求5所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组 合物，其特征是：所述的环氧氯丙烷为5?20摩尔；所述的I族金属元素的氢氧化物为2? 4摩尔； 所述的I族金属元素的氢氧化物是氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。7. 根据权利要求5所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组 合物，其特征是：所述的助溶剂选自四氢呋喃、乙二醇二甲醚、二甲基亚砜中的一种或几种。8. 根据权利要求1所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组 合物，其特征是：所述的塑性树脂选自聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚砜、聚酰亚胺中的一种或几 种。9. 根据权利要求1所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组 合物，其特征是：所述的固体芳香胺固化剂选自4, 4' -二氨基二苯甲烷、4, 4' -二氨基二苯 砜、4, 4' -二氨基二苯醚、间苯二胺中的一种或几种。10. -种根据权利要求1?9任意一项所述的适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预 浸料的环氧树脂组合物的制备方法，其特征是，所述的制备方法按下述步骤进行： (1) 将多官能度环氧树脂与部分双酚A聚醚环本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适合热熔法制备碳纤维增强复合材料预浸料的环氧树脂组合物，其特征是，所述的环氧树脂组合物是由以下四个组分组成：多官能度环氧树脂双酚A聚醚环氧树脂热塑性树脂固体芳香胺固化剂所述的多官能度环氧树脂占多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂总质量分数的10～80，所述的双酚A聚醚环氧树脂占多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂总质量分数的20～90；所述的热塑性树脂的量为所述的多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂总质量分数的0～30份；所述的固体芳香胺固化剂的量为按固体芳香胺固化剂中的活泼氢与多官能度环氧树脂和双酚A聚醚环氧树脂中的总环氧基的化学计量比计的0.6～1.2倍。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何佩佩，杨欣，赵晓娟，张茵，黄伟，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11