一种低密度预浸料、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种低密度预浸料及其制备方法，低密度预浸料强芯毡增强体，以及环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物用来浸渍所述强芯毡增强体；所述环氧树脂组合物包含环氧树脂、固化剂及空心玻璃微珠；制备低密度预浸料时，先混合制备环氧树脂组合物，再通过一步法涂膜，与强芯毡复合，经热压而获得。本发明专利技术的低密度预浸料，其密度在0.5g/cm3以下，低于常规玻纤、碳纤预浸料的密度，可用于对重量要求较高的复合材料产品的制造；在铺覆较少层数就能获得较高的刚度和一定厚度，可提高生产效率；本发明专利技术制备低密度预浸料的方法简单，便于操作，获得的预浸料具有良好的工艺性能。获得的预浸料具有良好的工艺性能。

【技术实现步骤摘要】
一种低密度预浸料、制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及复合材料制备
，具体涉及一种低密度预浸料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、重量轻等优点，可用于替代金属材料，目前已被广泛应用到航空航天、轨道交通、体育休闲、医疗等各种工业领域，在这些应用中，预浸料在纤维增强树脂基复合材料应用中占比高达50％以上。预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成的树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。预浸料具有一定力学性能的结构单元，可用以进行结构设计。预浸料的增强体一般为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，及用纤维制成的织物，树脂基体一般为热固性树脂或热塑性树脂。
[0003]在使用预浸料成型制备复合材料产品时，为获得所需的刚度，要求产品具有一定厚度，需要铺覆多层预浸料。通常使用的单向纤维或织物预浸料刚性出色，但密度却较高，重量相对较重，制备高刚度复合材料产品过程中，所需预浸料层数增加，使得产品重量增加，不满足一些对减重要求较高的产品；同时工艺操作人员铺覆较多层数预浸料时，产品的生产效率也会降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对现有技术存在的问题提供一种重量轻、刚度高的低密度预浸料，同时提供该低密度预浸料的制备方法。
[0005]本专利技术采用的技术方案，一方面是：
[0006]提供一种低密度预浸料，其包含强芯毡增强体，以及环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物用来浸渍所述强芯毡增强体；环氧树脂组合物按重量百分比包括：环氧树脂75wt％～92wt％、固化剂5wt％～15wt％、空心玻璃微珠3wt％～10wt％；强芯毡增强体和环氧树脂组合物的重量比为7:3～2:8。
[0007]进一步的，低密度预浸料所用的增强体为强芯毡，呈六边形蜂窝状，面密度为115～300g/m2；
[0008]进一步的，环氧树脂组合物中包含的空心玻璃微珠粒径为2～150μm，D50为30～75μm，密度为0.15～0.60g/cm3。
[0009]一种低密度预浸料得到的层压板，低密度预浸料固化后即可得到层压板，层压板的密度在0.5g/cm3以下。
[0010]本专利技术的另一方面，还提供一种低密度预浸料的制备方法，包括以下步骤：
[0011]步骤1：将环氧树脂、空心玻璃微珠、固化剂混合得到环氧树脂组合物；
[0012]步骤2：采用一步法制备，将环氧树脂组合物在离型纸上涂覆成树脂膜，与牵引出的强芯毡增强体复合，在热压条件下环氧树脂组合物浸润强芯毡，后经收卷或分切得到低密度的预浸料。
[0013]进一步的，制备低密度预浸料时，在离型纸上涂膜采用双面涂覆。
[0014]进一步的，低密度预浸料含浸的热压条件为：热压辊间隙在1～3mm之间，热压辊温度为35～75℃。
[0015]进一步的，制备的低密度预浸料用于轻量化夹层结构的制造，作为夹层结构中的芯材使用。
[0016]本专利技术的有益效果是：
[0017](1)本专利技术的低密度预浸料，其密度在0.5g/cm3，低于常规玻纤、碳纤预浸料的密度，可用于对重量要求较高的复合材料产品的制造；
[0018](2)本专利技术的低密度预浸料在铺覆较少层数就能获得较高的刚度和一定厚度，提高了生产效率；
[0019](3)本专利技术制备低密度预浸料的方法简单，便于操作，获得的预浸料具有良好的工艺性能，适合用于夹层结构中的芯材。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0021]一种低密度预浸料，包含强芯毡增强体，以及环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物用来浸渍所述强芯毡增强体；所述环氧树脂组合物包含环氧树脂、固化剂及空心玻璃微珠。本专利技术中使用的强芯毡是一种由聚酯纤维和微粒小球组成，并由一种可溶于苯乙烯的胶粘剂粘结成一整体的毡状物，是特别为复合材料工艺设计的夹芯材料，用其成型的复合材料有别于传统积层物，具有比刚度高，耐冲击性好的优良性能。像许多其他夹芯材料一样，强芯毡用于增加产品的厚度，使得产品刚度更高，而不需增加较重的玻纤织物或短切毡等增强物，使用强芯毡芯材的产品重量要比纯玻璃钢轻大约30％。本专利技术中的强芯毡增强体为六边形蜂窝状，面密度在115～300g/m2，具体采用的面密度可根据产品对厚度和重量的要求来确定，如115g/m2强芯毡的厚度约1.5mm，155g/m2强芯毡的厚度为2mm。环氧树脂组合物中，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或酚醛环氧树脂，可单独使用或混合使用，酚醛型环氧树脂如NPPN
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631、NPPN
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638，双酚A型环氧如E20、E
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42、E44、E
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51，优选双酚A型环氧树脂；环氧树脂组合物中，所述固化剂并没有特别限制，例如可以使用液体固化剂Fluid 111、双氰胺及脲类促进剂体系、潜伏性改性咪唑固化剂体系等。空心玻璃微珠是一种中空的，内含惰性气体的微小圆球状粉末，其主要特点是密度小，隔热性能好，树脂组合物中加入空心玻璃微珠的可降低树脂密度。本专利技术中所述空心玻璃微珠粒径为2～150μm，D50为30～75μm，密度为0.15～0.60g/cm3。
[0022]本专利技术所使用的环氧树脂组合物中，包含的环氧树脂的重量百分比为75wt％～92wt％，优选为80wt％～90wt％，固化剂的重量百分比为5wt％～15wt％，优选为6wt％～12wt％，空心玻璃微珠的重量百分比为3wt％～10wt％，优选为4wt％～8wt％。若所述空心玻璃微珠含量过低，则密度降低幅度较小，但含量过高，会使树脂体系粘度增加，影响树脂混合工艺性和强芯毡的浸润性。本专利技术中，强芯毡增强体和环氧树脂组合物的重量比为7:3至2:8。若树脂比例较低，则不能浸润强芯毡，且会使预浸料粘性较低，影响后续铺覆；若树脂比例高，则会使预浸料固化后板材的密度增加。
[0023]制备低密度预浸料时，先将环氧树脂、空心玻璃微珠、固化剂按本专利技术重点比例添
加，搅拌混合后得到环氧树脂组合物；然后将环氧树脂组合物加入到胶槽中，按需要的树脂含量将其在离型纸上涂覆成一定面密度的树脂膜，再与牵引出的强芯毡增强体复合，在热压条件下环氧树脂组合物浸润强芯毡，后经收卷或分切得到低密度的预浸料。由于强芯毡增强体较厚，单面含浸时不易浸润，需采用双面涂覆，确保强芯毡上下两面均有树脂，从而保证预浸料的铺覆性。低密度预浸料制备过程中，需加热加压，树脂在一定温度下，粘度降低，在加压时使树脂进入强芯毡增强体，从而浸润强芯毡，热压条件为：热压辊间隙在1～3mm之间，热压辊温度为35～75℃。若热压辊间隙过小，会将强芯毡压变形；若间隙过大，不足以让树脂浸润强芯毡。热压辊的温度须控制在一定范围内，若温度过高，会使树脂在含浸过程发生反应，硬化，使预浸料失去粘性，无法使用；温度过低，则不能使树脂粘度降到较低水平，而不能充分浸润强芯毡。
[0024]空心玻璃微珠为改性空心玻璃微珠，改性过程如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度预浸料，其特征在于包含：强芯毡增强体，以及环氧树脂组合物，所述环氧树脂组合物用来浸渍所述强芯毡增强体；环氧树脂组合物按重量百分比包括：环氧树脂75wt％～92wt％、固化剂5wt％～15wt％、空心玻璃微珠3wt％～10wt％；强芯毡增强体和环氧树脂组合物的重量比为7:3～2:8。2.根据权利要求1所述的一种低密度预浸料，其特征在于，所述强芯毡为六边形蜂窝状强芯毡，面密度为115～300g/m2。3.根据权利要求1所述的一种低密度预浸料，其特征在于，所述空心玻璃微珠粒径为2～150μm，D50为30～75μm，密度为0.15～0.60g/cm3。4.采用如权利要求1～3所述的一种低密度预浸料得到的层压板，其特征在于，低密度预浸料固化后即可得到层压板，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华川，余丽娇，贺艺，李晓阳，贾沛阳，
申请(专利权)人：成都鲁晨新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：