一种纤维复合材料及利用RTM成型方法生产该复合材料的方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维复合材料及利用RTM成型方法生产该复合材料的方法。所述方法包括：将氰酸酯树脂粉末在第一温度下分散于环氧树脂中，制得混合树脂；将所述混合树脂加热到第二温度，然后，涂覆在干态织物的表面，得到干态织物中间体；将所述干态织物中间体制成预成型体；将所述预成型体放入RTM成型模具的模腔内，合模，然后在第三温度下注射所述混合树脂，经固化成型、脱模和后处理，得到纤维复合材料；其中，所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第二温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第三温度高于所述氰酸酯树脂的熔点。该方法中的树脂体系可用于干态织物批量定型处理，还满足高纤维体积含量RTM复合材料的注胶工艺要求。

Fiber composite material and method for producing composite material by using RTM molding method

The invention relates to a fiber composite material and a method for producing the composite material by using RTM molding method. The method includes: dispersing the cyanate resin powder in the epoxy resin at the first temperature and making the mixed resin; heating the mixed resin to second temperature, then coating the dry state fabric on the surface of the dry fabric, and obtaining the dry state fabric intermediate; the preformed body is formed in the middle of the dry state fabric; the preformed form is preformed. The body is inserted into the mold cavity of the RTM molding mold, and then the composite resin is injected at third temperature, and the fiber composite is obtained by curing, demoulding and post-processing, in which the first temperature is lower than the melting point of the cyanate resin; the second temperature is lower than the melting point of the cyanate ester resin; The three temperature is higher than the melting point of the cyanate ester resin. The resin system in this method can be used for batch sizing of dry fabrics, and also meet the injection process requirements of RTM composites with high fiber volume content.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维复合材料及利用RTM成型方法生产该复合材料的方法
本专利技术涉及复合材料制备
，尤其涉及一种纤维复合材料及利用RTM成型方法生产该复合材料的方法。
技术介绍
复合材料液态成型工艺已经广泛应用复合材料各个
，并逐步由生产次承力结构件向生产主承力结构件方向发展。在复合材料液态成型工艺中，有一项关键技术，这一关键技术就是纤维预成型体的制备工艺。纤维预成型体需要大量使用干态纤维织物(例如干态碳纤维织物或干态玻璃纤维织物)，所使用的干态纤维织物由于没有像预浸料一样浸胶，因此很容易出现变形，从而导致纤维屈曲、铺层角度偏斜等，进而直接影响预成型体的质量及最终产品的质量。因此，在制备纤维预成型体时，人们必须对纤维进行预定型处理。传统的预定型处理方法是将溶剂型纤维定型剂涂刷在纤维上，待溶剂挥发后纤维变硬，尽管裁减铺层时纤维变形量会比不定型时小，但定型后的织物在室温下粘性很小，铺敷简单平板是可以的，但很难制备复杂结构复合材料产品的纤维预成型体，从而限制了RTM工艺在复杂复合材料结构件上的应用。此外，经传统定型方法定型后的织物中定型剂含量一般为3～5％，无法用预浸料设备进行自动化生产，只能采用手工涂刷，需要付出大量的人力，导致生产效率非常低，并且在用量很少的情况下也会导致定型效果差，另外，如果增加定型剂含量，不仅会影响RTM树脂的流动，而且会出现与RTM树脂不相容现象，进而在一定程度上影响复合材料的力学性能。SIRTM(Semi-InfiltrationResinTransferMolding)液态成型工艺方法强调用RTM本体树脂作为定型剂材料，并采用热熔法预浸料设备对干态织物进行批量定向处理制得干态织物中间体，预成型体制备使用的半浸润干态织物中间体具有预浸料的裁剪和铺敷工艺性，是一种满足复杂结构复合材料构件批量生产的RTM工艺方法。SIRTM工艺可以有效解决现有RTM工艺中定型剂与RTM树脂相容性差，定型剂用量少则定型效果差且无法工业化生产，用量大则会严重影响复合材料的力学性能等问题。但是，传统RTM环氧树脂体系为了满足RTM注胶工艺要求，树脂体系黏度一般都很低，室温下一般都为液体，升温到50～60℃热熔法预浸料的生产温度时一般都因黏度太低而无法成膜，从而无法对干态织物进行批量定型处理。因此，传统RTM环氧树脂一般都无法直接用作SIRTM工艺中干态织物的批量定型处理的定型剂材料。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对传统RTM环氧树脂黏度低无法成膜，无法满足热熔法预浸料生产工艺要求以及干态织物中间体批量定型处理要求的问题，本专利技术提供了一种利用RTM成型方法生产纤维复合材料的方法，该方法中的环氧树脂可以用于干态织物批量定型处理，还可以用于RTM注射工艺。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种利用RTM成型方法生产纤维复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将氰酸酯树脂粉末在第一温度下分散于环氧树脂中，制得混合树脂；(2)将所述混合树脂加热到第二温度，然后，涂覆在干态织物的表面，得到干态织物中间体；(3)将所述干态织物中间体制成预成型体；(4)将所述预成型体放入RTM成型模具的模腔内，合模，然后在第三温度下注射所述混合树脂，经固化成型、脱模和后处理，得到纤维复合材料；其中，所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第二温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第三温度高于所述氰酸酯树脂的熔点。优选地：所述氰酸酯树脂为分子结构中含有至少两个氰酸酯基的氰酸酯树脂，优选为双酚A型氰酸酯树脂。进一步优选地：所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点40～50℃；所述第二温度低于所述氰酸酯树脂的熔点20～30℃；和所述第三温度高于所述氰酸酯树脂的熔点20～30℃。更优选地：所述第二温度为50～60℃，所述第三温度为90～100℃。优选地：在所述第二温度下，所述混合树脂的黏度在30000mPa·S以上。优选地：在所述第三温度下，所述混合树脂的适用期限在4小时以上，黏度在400mPa·S以下。优选地：所述干态织物中间体在室温下的适用期限在7天以上；所述干态织物中间体在-18℃以下的贮存期限在6个月以上。优选地：所述干态织物中间体采用如下方法制备：将所述混合树脂加热到第二温度，利用涂胶装置制成树脂膜，并利用浸胶装置将所述树脂膜涂敷在干态织物表面，制得干态织物中间体。优选地：所述固化成型的条件为：先在130～160℃下保温2～4小时，再升温至180～200℃，并保温2～4小时；所述后处理的条件为：在200℃以上保温2小时以上。本专利技术还提供了一种纤维复合材料，采用上述任一项方法制得。(三)有益效果本专利技术的上述技术方案具有如下优点：本专利技术针对传统RTM树脂黏度低无法成膜，无法满足热熔法预浸料生产工艺要求以及干态织物中间体批量定型处理要求这一难题，提出了一种可用于干态织物批量定型处理的RTM环氧树脂及制备方法。本专利技术充分利用了双酚A型氰酸酯树脂的室温为结晶固体特性和高温熔化后的低黏度特性，通过在双酚A型氰酸酯树脂熔点以下机械共混改性减少氰酸酯树脂的熔融量的方法制得氰酸酯改性的RTM环氧树脂体系，使氰酸酯树脂的部分或全部以固体粉末形式均匀分散在环氧树脂中，从而使该RTM树脂体系在室温下为单组份固体或半固体状态，在第二温度条件下具有典型热熔法预浸料树脂的成膜工艺性，可以利用热熔法预浸料设备的涂胶机制成一定厚度的树脂膜，并利用浸胶机将树脂膜批量涂敷在干态织物表面制得干态织物中间体，该干态织物中间体具有粘性好、粘性适用期长和贮存期长等优点，而且可以实现大批量定型处理，同时具有热熔法预浸料相当的裁剪和铺敷工艺性。同时，利用双酚A型氰酸酯树脂熔化后黏度低的特点，在RTM注胶工艺温度下该树脂体系则具有较低的工艺黏度(≤400mPa·S)和较长的工艺适用期(≥4h)，可以满足高纤维体积含量RTM复合材料的注胶工艺要求。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。第一、本专利技术提供了一种利用RTM成型方法生产纤维复合材料的方法，所述方法包括如下步骤：(1)将氰酸酯树脂粉末在第一温度下分散于环氧树脂中，制得混合树脂。所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点。优选地，所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点40～50℃(例如为室温)。在这一温度下，氰酸酯树脂的部分或者全部以固体粉末的形式分散在环氧树脂中，减少了氰酸酯树脂的熔融量，从而得到室温下为固体或半固体的单组分RTM环氧树脂体系，即本专利技术中的混合树脂。所述氰酸酯树脂为分子结构中含有至少两个氰酸酯基的氰酸酯树脂，优选为双酚A型氰酸酯树脂。所述双酚A型氰酸酯树脂的熔点为79℃-82℃，室温下为结晶粉末。除了双酚A型氰酸酯树脂，还可以选择其他的分子结构中含有至少两个氰酸酯基的氰酸酯树脂，例如、双酚F型氰酸酯树脂、四甲基双酚F型氰酸酯树脂、双酚M型氰酸酯树脂、双酚S型氰酸酯树脂、双酚E型氰酸酯树脂、双酚P型氰酸酯树脂中的任一种。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用RTM成型方法生产纤维复合材料的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)将氰酸酯树脂粉末在第一温度下分散于环氧树脂中，制得混合树脂；(2)将所述混合树脂加热到第二温度，然后，涂覆在干态织物的表面，得到干态织物中间体；(3)将所述干态织物中间体制成预成型体；(4)将所述预成型体放入RTM成型模具的模腔内，合模，然后在第三温度下注射所述混合树脂，经固化成型、脱模和后处理，得到纤维复合材料；其中，所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第二温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第三温度高于所述氰酸酯树脂的熔点。

【技术特征摘要】
1.一种利用RTM成型方法生产纤维复合材料的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：(1)将氰酸酯树脂粉末在第一温度下分散于环氧树脂中，制得混合树脂；(2)将所述混合树脂加热到第二温度，然后，涂覆在干态织物的表面，得到干态织物中间体；(3)将所述干态织物中间体制成预成型体；(4)将所述预成型体放入RTM成型模具的模腔内，合模，然后在第三温度下注射所述混合树脂，经固化成型、脱模和后处理，得到纤维复合材料；其中，所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第二温度低于所述氰酸酯树脂的熔点；所述第三温度高于所述氰酸酯树脂的熔点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述氰酸酯树脂为分子结构中含有至少两个氰酸酯基的氰酸酯树脂，优选为双酚A型氰酸酯树脂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述第一温度低于所述氰酸酯树脂的熔点40～50℃；所述第二温度低于所述氰酸酯树脂的熔点20～30℃；和所述第三温度高于所述氰酸酯树脂的熔点20～30℃。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述第二温度为5...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚文化，杜姝婧，许亚洪，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11