一种碳纤维预浸料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维预浸料及其制备方法，碳纤维预浸料主要由以下组分组成：环氧树脂、固化剂、促进剂和碳纤维；所述环氧树脂由质量比为1:1‑2:1的酚醛环氧树脂、液态双酚A环氧树脂和固态双酚A环氧树脂组成。本发明专利技术的碳纤维预浸料在常温储存时间大于12个月，可广泛应用于钓具、运动器材、体育用品、航空航天等领域。

Carbon fiber prepreg and preparation method thereof

The invention discloses a carbon fiber prepreg and its preparation method, carbon fiber prepreg mainly consists of the following components: epoxy resin, curing agent, accelerant and carbon fiber; the epoxy resin by mass ratio of epoxy phenolic resin, 1:1 2:1 liquid bisphenol A epoxy resin and bisphenol A in solid state epoxy resin composition. The invention of the carbon fiber pre dip material storage time at room temperature for more than 12 months, can be widely used in fishing tackle, sports equipment, sports equipment, aerospace and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维预浸料及其制备方法
本专利技术涉及高分子材料及其制备方法，特别涉及一种碳纤维预浸料及其制备方法。
技术介绍
碳纤维预浸料是由碳纤维纱、环氧树脂还有其他等材料，经过涂膜、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料，又名碳纤维预浸布；碳纤维预浸料广泛应用于钓具、运动器材、体育用品、航空航天等领域，目前，碳纤维预浸料长期存储需低温储存，增加了其应用成本。CN201310515677.4提供了一种室温储存，固化物力学稳定的预浸料，但是目前生产的碳纤维预浸料的常温存储时间需要进一步提高。另外，提高碳纤维预浸料的常温存储时间的另一困难是配方改变后，生产难度增加，调整配方后的组分无法实现连续生产，且生产的材料不均一。申请人一直致力于碳纤维预浸料的研究，已经具有了碳纤维预浸料的生产实践和理论基础，例如201610338104.2(一种高强度碳纤维预浸料的制备方法)，公开了申请人制备碳纤维预浸料中的相关组分，如液态环氧树酯、固体环氧树脂、固化剂与促进剂等，但是申请人在研究能够常温储存的碳纤维预浸料时，依然遇到了以下难题：1、调整树脂比例和树脂类型时，即使小范围的调整和结构相似树脂的替换，均对产品成胶性能和最终固化后的性能影响很大，且调整后的配方无法大规模生产；2、由于碳纤维预浸料本身对材料性能要求极高且生产工艺的复杂性，造成申请人在调整其配方时，对材料的整体性能与生产周期造成很大影响。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种能够长时间常温储存的碳纤维预浸料，该碳纤维预浸料材料的固化物的力学性能稳定；本专利技术的另一目的是提供了一种碳纤维预浸料的制备方法，生产工艺简单。技术方案：本专利技术所述一种碳纤维预浸料，主要由以下组分组成：环氧树脂、固化剂、促进剂和碳纤维；所述环氧树脂由质量比为1:1-2:1的酚醛环氧树脂、液态双酚A环氧树脂和固态双酚A环氧树脂组成。所述酚醛环氧树脂选自NPCN-704或638S中的一种。所述液态双酚A环氧树脂为NPEL-128。所述固态双酚A环氧树脂为NPES-901。预浸料的最大特点是生产难度大，其后续的铺层法因每层需压实，故操作缓慢，故预浸料在生产过程中对树脂基料的选择极为苛刻，影响成胶时间和脱泡，若树脂选择不当，生产时还会造成流胶现象，造成生产的产品厚度不均一。所述固化剂质量与环氧树脂质量比为3-8:100。固化剂与环氧树脂发生反应，形成网状立体聚合物，固化剂的选择影响最终材料的力学性能。所述促进剂质量与环氧树脂和固化剂总质量比为0.5-5:100。促进剂可以提高反应速率，但其在产品中的用量较少。本专利技术的固化剂与促进剂并用，不仅要求其在常温下与树脂材料很好的混合，长期常温存储过程中不影响材料的稳定，还要求其保持活性，在材料固化时，得到力学性能优异的固化材料。此外，由于预浸料生产工艺的要求，环氧树脂、固化剂与促进剂的体系需不影响后续的生产工艺。所述碳纤维质量与环氧树脂、固化剂和促进剂总质量比为1-4:1。所述固化剂选自双氰胺100S、100SF或DDA-5中的一种。所述促进剂选自脲类UR700、改性咪唑PN40或改性咪唑PN50中的一种。所述碳纤维选自45S、M30或M40中的一种或多种。上述碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)将酚醛环氧树脂、液态双酚A环氧树脂和固态双酚A环氧树脂在80-90℃下搅拌，混合完全后，得到混合液A；(2)向步骤(1)得到的混合液A中加入固化剂，在70-80℃下搅拌均匀后，得到混合液B；(3)向步骤(2)得到的混合液B中加入促进剂，在70-80℃下搅拌均匀后，得到混合液C；(4)将上述混合液C经涂胶得胶膜，将胶膜与碳纤维经过预浸工艺处理得到碳纤维预浸料。制备的碳纤维预浸料于常温储存，表面粘度不发生变化，则材料在常温下属于稳定状态。其中，混合液C粘度较低时，则在涂胶之前，需初步固化，然后再进行涂胶，本专利技术为了减少固化步骤，调整混合液C黏度为10000-60000cps。该黏度通过布氏粘度计在常温常压下测定。通过树脂、固化剂和促进剂的选择，混合液C在该黏度范围内，无需固化并减少了生产过程中胶膜成型的时间，此外对碳纤维预浸料粘度控制，解决了生产过程中的脱泡困难。所述涂胶为将混合液C置于涂胶机中，校验胶膜的每平米的克重，通过冷却板降低胶膜的温度至常温，得胶膜。所述预浸工艺为胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和碳纤维形成夹芯结构，依次通过热压辊，使树脂基体熔融，碳纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度至常温。有益效果：本专利技术的碳纤维预浸料能够常温储存时间大于12个月，且产品力学性能优异；本专利技术制备的碳纤维预浸料生产工艺步骤简单，生产过程中温度控制适宜，不会造成产品高温变形。具体实施方式一、原料来源1、酚醛环氧树脂购自南亚环氧树脂有限公司生产的NPCN-704或638S酚醛环氧树脂；液态双酚A环氧树脂购自南亚环氧树脂有限公司生产的NPEL-128；固态双酚A环氧树脂购自南亚环氧树脂有限公司生产的NPES-901；2、碳纤维45S、M30或M40购自中复神鹰碳纤维有限责任公司；3、固化剂双氰胺100S、双氰胺100SF以及双氰胺DDA-5购自德国德固赛公司；4、促进剂脲类UR700购自德国德固赛公司；改性咪唑PN40与PN50购自味之素精细化学株式会社；5、其余材料均市购所得。二、样品性能检测1、样品性能测试：参照《GB/T2567-2008树脂浇铸体性能试验方法》。三、样品制备实施例1：将酚醛环氧树脂NPCN-704、液态双酚A环氧树脂NPEL-128和固态双酚A环氧树脂NPES-901各10kg在80℃下搅拌，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入0.9kg固化剂双氰胺100S，在70℃下搅拌均匀后，得到混合液B，向混合液B中加入0.15kg促进剂UR700，在70℃下搅拌均匀后，得到混合液C，混合液C黏度为10000cps，取2kg混合液C于150℃固化2h，得环氧树脂浇铸体，测定环氧树脂浇铸体性能。将剩余混合液C置于涂胶机中，通过红外线仪校验胶膜每平米的克重，通过冷却板降低胶膜的温度至常温，得胶膜，将胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和31kg碳纤维45S成夹芯结构，依次通过热压辊，使树脂基体熔融，碳纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度至常温处理得到碳纤维预浸料。实施例2：将10kg酚醛环氧树脂638S、20kg液态双酚A环氧树脂NPEL-128和10kg固态双酚A环氧树脂NPES-901在90℃下搅拌，混合完全后，得到混合液A；向混合液A中加入1.5kg固化剂双氰胺100SF，在80℃下搅拌均匀后，得到混合液B，向混合液B中加入0.83kg促进剂改性咪唑PN40，在80℃下搅拌均匀后，得到混合液C，混合液C黏度为20000cps，取2kg混合液C于150℃固化2h，得环氧树脂浇铸体，测定环氧树脂浇铸体性能。将剩余混合液C置于涂胶机中，通过红外线仪校验胶膜每平米的克重，通过冷却板降低胶膜的温度至常温，得胶膜，将胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和85kg碳纤维M30形成夹芯结构，依次通过热压辊，使树脂基体熔融，碳纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度至常温处理得到碳纤维预浸料。实施例3：将10kg酚醛环氧树脂638S、15kg液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维预浸料，其特征在于主要由以下组分组成：环氧树脂、固化剂、促进剂和碳纤维；所述环氧树脂由质量比为1:1‑2:1的酚醛环氧树脂、液态双酚A环氧树脂和固态双酚A环氧树脂组成。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维预浸料，其特征在于主要由以下组分组成：环氧树脂、固化剂、促进剂和碳纤维；所述环氧树脂由质量比为1:1-2:1的酚醛环氧树脂、液态双酚A环氧树脂和固态双酚A环氧树脂组成。2.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料，其特征在于所述固化剂与环氧树脂质量比为3-8:100。3.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料，其特征在于所述促进剂的用量为与环氧树脂和固化剂总质量比为0.5-5:100。4.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料，其特征在于所述碳纤维的用量为与环氧树脂、固化剂和促进剂的总质量比为1-4:1。5.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料，其特征在于所述酚醛环氧树脂选自NPCN-704或638S中的一种。6.根据权利要求1所述的碳纤维预浸料，其特征在于所述固化剂选自双氰胺100S、100SF或DDA-5中的一种。7.根据权利要求1所述的碳纤维预浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁平才，杨智明，
申请(专利权)人：江苏兆鋆新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32