可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体的制备方法，属于先进复合材料技术领域。所述树脂基体以质量份数计，包括10‑80份有机硅改性环氧树脂、70‑100份环氧树脂组合物、0‑30份增韧剂、5‑50份固化剂和1‑10份促进剂；其中，环氧树脂组合物质量分数计，环氧树脂组合物由20‑80份液态环氧树脂，80‑20份固态或半固态环氧树脂组成。本发明专利技术作为大型卫星星载天线的支撑结构，可收拢与展开的复合材料支撑杆需要长时间在轨运行，受到原子氧、紫外线等空间辐射长时间的照射。本发明专利技术一个有益的效果是通过引入含硅氧键的有机硅改性环氧树脂单体，以提高环氧树脂基体的耐空间辐射性能，从而提高复合材料支撑杆和星载天线的使用寿命。

Preparation of epoxy matrix for retractable and unfolding composite support rods

The invention relates to a preparation method of epoxy resin matrix for folding and expanding composite support rods, which belongs to the technical field of advanced composite materials. The resin matrix consists of a mass fraction of 10 resins, 80 silicone modified epoxy resins, 70 100 copies of epoxy resin compositions, 0 30 parts toughening agents, 5 50 curing agents, and 1 10 promoters. The composition of a state or semisolid epoxy resin. As the support structure of a large satellite borne antenna, the composite support rod that can be closed and expanded needs long time in orbit, and is irradiated by atomic oxygen and ultraviolet radiation for a long time. One of the beneficial effects of the invention is to improve the space radiation resistance of the epoxy resin matrix by introducing a silicone modified epoxy resin monomer containing silicon oxygen bonds, thus improving the service life of the composite support rod and the Spaceborne Antenna.

【技术实现步骤摘要】
可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体的制备方法
本专利技术涉及一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体的制备方法，属于先进复合材料

技术介绍
可收拢与展开复合材料支撑杆是大型卫星薄膜天线的支撑结构，受运载火箭存贮空间的限制，大型卫星薄膜天线等机构需紧密折叠存放在有效载荷舱内，到达预定轨道后，依靠复合材料支撑杆自身弹性，带动整个薄膜天线展开。目前，卫星天线趋向于大型化、轻量化的方向发展，而传统星载天线的刚性支撑结构难以满足超大型天线使用需求。碳纤维增强的树脂基复合材料具有重量轻、力学性能优异、可设计性强等特点，成为大型星载天线支撑结构的理想材料。卫星天线在轨运行时，会长时间受到原子氧、紫外线等高能射线的辐照。就复合材料支撑杆而言，其组成主要有环氧树脂基体和碳纤维两种组分组成，碳纤维是一种无机材料，受空间辐射的影响不大。而环氧树脂基体是一种有机材料，受空间辐射的影响较大，长时间的辐射会加速其降解，造成复合材料支撑杆性能和使用寿命的降低，从而降低整个卫星薄膜天线使用寿命的降低。因此，急需提高环氧树脂基体的耐空间辐射性能，以保证复合材料支撑杆及星载天线的性能和使用寿命。有机硅树脂中含有硅氧键，是一种具有耐空间辐射、耐高低温，具有优异稳定性的树脂。但有机硅树脂与环氧树脂的相容性很差，不能形成均一的体系，混合后的树脂体系在加热固化后的力学性能较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种耐空间辐射，可作为大型卫星星载天线复合材料支撑杆用的树脂基体的制备方法，以提高复合材料支撑杆的耐空间辐射性能，从而提高星载天线的使用寿命。本专利技术的技术解决方案：所述树脂基体以质量份数计，包括10-80份有机硅改性环氧树脂、70-100份环氧树脂组合物、0-30份增韧剂、5-50份固化剂和1-10份促进剂；其中，环氧树脂组合物质量分数计，环氧树脂组合物由20-80份液态环氧树脂，80-20份固态或半固态环氧树脂组成。所述有机硅改性环氧树脂为含有硅氧键的双酚A性环氧树脂、含有硅氧键的双酚F型环氧树脂、含有硅氧键的双酚S型环氧树脂、含有硅氧键的双酚F型环氧树脂、含有硅氧键的酚醛环氧树脂、含有硅氧键的三官能团环氧树脂、含有硅氧键的四官能团环氧树脂中的一种或几种的组合。所述液态环氧树脂为双酚A性环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、四官能团环氧树脂中的一种或几种的组合。所述固态或半固态环氧树脂为双酚A性环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或几种的组合。所述增韧剂为聚氨酯、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酰胺、聚脲等一种或几种的组合。所述固化剂为双氰胺、改性双氰胺、脂肪族胺类、芳香族胺类、咪唑类、酰肼类固化剂等一种或几种的组合。所述促进剂为有机脲及其衍生物、咪唑及咪唑盐、酚类促进剂等一种或几种的组合。制备可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体的方法包括如下步骤：(1)将配好的有机硅改性环氧树脂和环氧树脂组合物混合并加热到40-120℃的温度，进行机械搅拌，直到混合物变为澄清透明溶液；(2)向步骤(1)所得溶解物中，在40-90℃条件下，加入增韧剂、固化剂和促进剂，并在1000-1500转/分的转速下进行机械搅拌，搅拌10-30分钟后备用；(3)将步骤(2)所得混合物转移到三辊碾磨机上进行碾磨，碾磨3-5次，得到可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体备用。本专利技术具有的优点和有益效果：本专利技术提供一种耐空间辐射性能的可收拢与展开的复合材料支撑杆用环氧树脂基体的制备方法。作为大型卫星星载天线的支撑结构，可收拢与展开的复合材料支撑杆需要长时间在轨运行，受到原子氧、紫外线等空间辐射长时间的照射。本专利技术一个有益的效果是通过引入含硅氧键的有机硅改性环氧树脂单体，以提高环氧树脂基体的耐空间辐射性能，从而提高复合材料支撑杆和星载天线的使用寿命。大型星载天线展开面积可达400平米，受运载火箭存贮空间的限制，大型星载天线需要在地面进行卷曲收拢，进入轨道后依靠支撑杆自身的弹性进行天线的展开，这样就需要复合材料支撑杆在发生较大弯曲变形时不发生破坏。本专利技术采用含硅氧键的有机硅改性环氧树脂单体中的硅氧键具有较大的变形旋转能力，可提高树脂基体的韧性，从而提高复合材料支撑杆的弯曲变形能力和破坏能力，这是本专利技术另外一个有益效果。本专利技术提出的复合材料支撑杆用耐空间辐射环氧树脂基体，不但提高支撑杆的耐空间辐射性能，又能满足支撑杆的成型工艺，保持较高的力学性能，从而提高大型星载天线的使用寿命，可广泛应用到空间复合材料结构中。具体实施方式以下实例进一步阐明本专利技术的内容，这些实施例仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术的范围。树脂由以下重量份的原料制成：有机硅改性环氧树脂：10-80份环氧树脂组合物：70-100份(环氧树脂组合物以质量分数计，环氧树脂组合物由20-80份液态环氧树脂，80-20份固态或半固态环氧树脂)增韧剂：1-30份固化剂：5-50份促进剂：0-10份所述有机硅改性环氧树脂为含有硅氧键的双酚A性环氧树脂、含有硅氧键的双酚F型环氧树脂、含有硅氧键的双酚S型环氧树脂、含有硅氧键的双酚F型环氧树脂、含有硅氧键的酚醛环氧树脂、含有硅氧键的三官能团环氧树脂、含有硅氧键的四官能团环氧树脂中的一种或几种的组合。所述液态环氧树脂为双酚A性环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、四官能团环氧树脂中的一种或几种的组合。所述固态或半固态环氧树脂为双酚A性环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂中的一种或几种的组合。所述增韧剂为聚氨酯、聚苯硫醚、聚芳醚酮、聚醚醚酮、聚砜、聚醚砜、热塑性聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚酰胺、聚脲等一种或几种的组合。所述固化剂为双氰胺、改性双氰胺、脂肪族胺类、芳香族胺类、咪唑类、酰肼类固化剂等一种或几种的组合。所述促进剂为有机脲及其衍生物、咪唑及咪唑盐、酚类促进剂等一种或几种的组合。可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体的制备方法,包括步骤：(1)将有机硅改性环氧树脂、环氧树脂组合物按一定重量比例混合，加热到一定温度，直到混合物变为均匀的溶液，得到溶解物；(2)向步骤(1)所得溶解物中，依次加入一定量的增韧剂、固化剂、促进剂并搅拌均匀，得到半固态混合物。(3)采用三辊碾磨机将步骤(2)中所得的混合物转在一定的转速下进行充分碾磨，然后包装备用。实施例1在装有机械搅拌、温度计的烧杯中加入30克有机硅改性环氧树脂单体(中科院过程所产品)，30克E54环氧树脂单体，40克E20环氧树脂单体后，搅拌并开始加热至70℃后，形成均一溶液后加入3克聚醚砜增韧剂，并搅拌均匀，形成悬浊液。向悬浊液中加入10克双氰胺固化剂和3克聚脲促进剂，并搅拌均匀。将得到的悬浊液转移到三辊碾磨机，反复碾磨5次后取出，冷藏备用。实施例2在装有机械搅拌、温度计的烧杯中加入40克有机硅改性环氧树脂单体(中科院过程所产品)，20克E54环氧树脂单体，40克E20环氧树脂单体后，搅拌并开始加热至70℃后，形成均一溶液后加入3克聚醚醚酮增韧剂，并搅拌均匀，形成悬浊本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体，其特征在于，所述树脂基体以质量份数计，包括10‑80份有机硅改性环氧树脂、70‑100份环氧树脂组合物、0‑30份增韧剂、5‑50份固化剂和1‑10份促进剂；其中，环氧树脂组合物质量分数计，环氧树脂组合物由20‑80份液态环氧树脂，80‑20份固态或半固态环氧树脂组成。

【技术特征摘要】
1.一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体，其特征在于，所述树脂基体以质量份数计，包括10-80份有机硅改性环氧树脂、70-100份环氧树脂组合物、0-30份增韧剂、5-50份固化剂和1-10份促进剂；其中，环氧树脂组合物质量分数计，环氧树脂组合物由20-80份液态环氧树脂，80-20份固态或半固态环氧树脂组成。2.根据权利要求1所述的一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体，其特征在于，所述有机硅改性环氧树脂为含有硅氧键的双酚A性环氧树脂、含有硅氧键的双酚F型环氧树脂、含有硅氧键的双酚S型环氧树脂、含有硅氧键的双酚F型环氧树脂、含有硅氧键的酚醛环氧树脂、含有硅氧键的三官能团环氧树脂、含有硅氧键的四官能团环氧树脂中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述的一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体，其特征在于所述液态环氧树脂为双酚A性环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、酚醛环氧树脂、三官能团环氧树脂、四官能团环氧树脂中的一种或几种的组合。4.根据权利要求1所述的一种可收拢与展开复合材料支撑杆用环氧树脂基体，其特征在于所述固态或半固态环氧树脂为双酚A性环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、双酚F型环...

【专利技术属性】
技术研发人员：高军鹏，邓华，包建文，
申请(专利权)人：中航复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11