一种树脂组合物及其预浸料和复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种树脂组合物及其预浸料和复合材料。树脂组合物包括：60～80重量份的A组分、5～15重量份的B组分、5～10重量份的C组分以及5～15重量份的D组分，其中A组分包括5～10重量份的A1组分和50～75重量份的A2组分，A1组分选自多官能团环氧树脂中至少一种，A2组分选自多官能团环氧树脂和酚醛环氧树脂中至少一种；B组分为增韧剂体系，C组分为至少一种双酚型环氧树脂，D组分为胺类固化剂及促进剂。预浸料是将该树脂组合物含浸在纤维增强材料片中而成，适用于中温固化且具有优良的湿热性能。进而，该预浸料经过中温固化得到的纤维增强复合材料具备优良的耐湿热性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高分子材料领域，具体涉及一种树脂组合物及其预浸料和复合材料。
技术介绍
纤维增强树脂基复合材料因其具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、抗疲劳性能好、性能可设计性强、便于整体成型以及综合性能优异等优点而在国内外军工产品中获得了广泛地应用，而常用的纤维增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维及芳纶纤维等。其中，碳纤维增强树脂基复合材料在直升机结构上的应用已由次承力结构发展到主承力结构，由替代设计发展到大模块、整体成型的复合材料结构设计，从而，在实现减重、减少零件数量的同时，直升机的结构寿命和可靠性均得到了不同程度的提高。在直升机的制造过程中，多采用中温固化预浸料体系，并以热压罐或真空袋压工艺进行成型。因此，要将复合材料应用于军用直升机承力结构部件中，必须保证该复合材料具备优异的综合性能，尤其是良好的耐湿热性能和韧性。目前，国内外的中温航空预浸料，其湿态长期使用温度多为70～80℃之间，如果能将其湿态长期使用温度提升至90℃以上，提高中温预浸料的湿热性能，则可以更好地满足直升机在设计上的需求，保证直升机(装备)在湿热环境下的长期安全使用。此外，近些年来，随着纤维增强树脂基复合材料在其他航空航天、国防等高科技领域应用的延伸，由于使用条件苛刻，对材料的湿热性能提出了更为严格的要求，因此开发一款适用于中温固化且湿热性能优良的预浸料的树脂组合物显得尤为重要。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种树脂组合物及其预浸料和复合材料，使用该树脂组合物制备的纤维预浸料适用于中温固化且具有优良的湿热性能，将该预浸料经过中温固化得到的纤维增强复合材料具备优良的耐湿热性能。一种树脂组合物,以重量份数计，包括如下组份：60～80重量份的A组分、5～15重量份的B组分、5～10重量份的C组分、以及5～15重量份的D组分；其中，所述A组分包括5～10重量份的A1组分和50～75重量份的A2组分，所述A1组分选自多官能团环氧树脂中一种或多种，所述A2组分选自多官能团环氧树脂和酚醛环氧树脂中一种或多种；所述B组分为增韧剂体系，所述C组分为至少一种双酚型环氧树脂，所述D组分为胺类固化剂及促进剂。所述A1组分中的多官能团环氧树脂与所述A2组分中的多官能团环氧树脂可以相同，也可以不同。优选的技术方案中，所述的多官能团环氧树脂可选自：(1)以下分子结构通式(Ⅰ)、(Ⅱ)所示的三官能团环氧树脂：其中通式(Ⅰ)中R1代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物，通式(Ⅱ)中R2代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物；或者，(2)以下分子结构通式(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)所示的四官能团环氧树脂：其中，通式(Ⅲ)中R3代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物，通式(Ⅳ)中R4代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物，通式(Ⅴ)中R5代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物。优选的技术方案中，所述的酚醛环氧树脂可选自如以下分子结构通式(Ⅵ)、(Ⅶ)所示的酚醛环氧树脂：其中，通式(Ⅵ)中m＝1-3，通式(Ⅶ)中n＝3-7。优选的技术方案中，所述的双酚型环氧树脂可选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和间苯二酚型环氧树脂中的一种或多种。优选的技术方案中，所述的增韧剂体系可为橡胶增韧剂，如液体端羰基或端胺基丁腈橡胶、硅橡胶、液态聚硫橡胶等；所述的增韧剂体系也可为热塑性树脂增韧剂，如聚醚酮、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚苯醚、改性聚芳醚砜等。优选的技术方案中，所述的胺类固化剂选自脂环族胺、脂肪族胺、改性脂环族胺、改性脂肪族胺、三氟化硼-胺络合物和双氰胺等潜伏性固化剂中的一种或几种。可根据固化剂选择合适的固化促进剂。优选的技术方案中，所述的固化促进剂选自咪唑、咪唑衍生物、叔胺、叔胺盐、脲衍生物、芳基异氰酸酯和含磷化合物中的一种或多种。进一步，本专利技术还提供了一种使用所述树脂组合物制备的纤维预浸料，是将所述树脂组合物含浸在纤维增强材料片中而成。优选的技术方案中，所述纤维增强材料片为单方向纤维片或纤维织物片。进一步，本专利技术还提供了一种纤维增强复合材料，其是将所述的纤维预浸料经过中温固化得到的。本专利技术所述的树脂组合物，可以使用公知的任何方法制备。优选的技术方案中，本专利技术所述的树脂组合物，通过以下方法制备：(1)固化剂糊的制备：将5～10重量份的所述C组分、5～10重量份的所述A1组分，以及5～15重量份的所述D组分在室温下机械搅拌进行预混合，然后研磨使混合均匀，得到固化剂糊；(2)环氧树脂组合物的制备：将50～75重量份的所述A2组分与5～15重量份的所述B组分混合，升温使得所述B组分溶解于所述A2组分中，在70～80℃下，向其中加入所述固化剂糊，保温搅拌混合均匀，得到树脂组合物。本专利技术所述的纤维预浸料，可以使用公知的任何方法制备。优选的技术方案中，本专利技术所述的纤维预浸料，可通过将所述树脂组合物与纤维增强材料片(单方向纤维片或纤维织物片)进行复配，用两步热熔法制备得到。本专利技术所述的纤维增强复合材料，可以使用公知的任何方法制备。优选的技术方案中，本专利技术所述的纤维增强复合材料，可通过将所述纤维预浸料铺层后在热压罐中进行固化制备，固化条件为中温固化，可根据不同的固化剂选择在100℃～130℃内固化1～5h。本专利技术所述的树脂组合物中，以多官能团环氧树脂和酚醛环氧树脂为主体树脂，配合胺类固化剂体系，提高了环氧固化物的湿热性能；同时，通过加入橡胶或热塑性树脂增韧剂，有效地改善了环氧树脂体系韧性；此外，通过加入了部分双酚型环氧树脂进行共混，使得在满足产品性能的同时，不仅提高了树脂的加工工艺性能，还降低了成本。进而，将本专利技术所述的树脂组合物含浸在纤维增强材料片中制得的纤维预浸料，经过中温固化后，得到纤维增强复合材料，其具备优良的耐湿热性能。预浸料在热压罐中经过中温固化得到的层压板，湿态玻璃化转变温度Tg(DMA,E＇,onsetTg)能达到120℃以上，吸水率小于1.5％，90℃湿态短梁剪切强度保持在50MPa以上。由此可以看出，该中温预浸料及纤维增强复合材料具备了优良的耐湿热性能。具体实施方式以下，结合具体实施例进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1一种树脂组合物，以重量份数计，其组成如下：A组分：64份酚醛环氧树脂、14份三官能团环氧树脂(本实施例选用三酚基...

【技术保护点】
一种树脂组合物,其特征在于，以重量份数计，包括如下组份：60～80重量份的A组分、5～15重量份的B组分、5～10重量份的C组分、以及5～15重量份的D组分；其中，所述A组分包括5～10重量份的A1组分和50～75重量份的A2组分，所述A1组分选自多官能团环氧树脂中一种或多种，所述A2组分选自多官能团环氧树脂和酚醛环氧树脂中一种或多种；所述B组分为增韧剂体系；所述C组分为至少一种双酚型环氧树脂；所述D组分为胺类固化剂及促进剂。

【技术特征摘要】
1.一种树脂组合物,其特征在于，
以重量份数计，包括如下组份：60～80重量份的A组分、5～15重量份的B组
分、5～10重量份的C组分、以及5～15重量份的D组分；
其中，
所述A组分包括5～10重量份的A1组分和50～75重量份的A2组分，所述
A1组分选自多官能团环氧树脂中一种或多种，所述A2组分选自多官能团环氧树
脂和酚醛环氧树脂中一种或多种；
所述B组分为增韧剂体系；
所述C组分为至少一种双酚型环氧树脂；
所述D组分为胺类固化剂及促进剂。
2.如权利要求1所述的树脂组合物,其特征在于，所述的多官能团环氧树脂
选自：
(1)以下分子结构通式(Ⅰ)、(Ⅱ)所示的三官能团环氧树脂：
其中通式(Ⅰ)中R1代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物，
通式(Ⅱ)中R2代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物；或者，
(2)以下分子结构通式(Ⅲ)、(Ⅳ)、(Ⅴ)所示的四官能团环氧树脂：
其中，通式(Ⅲ)中R3代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物，
通式(Ⅳ)中R4代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物，通式(Ⅴ)
中R5代表氢、卤原子、烷烃、烯烃、炔烃或芳香族化合物。
3.如权利要求1所述的树脂组合物,其特征在于，所述的酚醛环氧树脂选自
如以下分子结构通式(Ⅵ)、(Ⅶ)所示的酚醛环氧树脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟元伟，单瑞俊，陈帅金，郑莹莹，
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