一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系制造技术

本发明专利技术涉及体育用品材料技术领域，具体涉及一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，由内向外依次包括有刚性粒子、界面层、橡胶层和改性环氧树脂层；其中：刚性粒子的直径在50nm～7um；含量占环氧树脂的1％～7.5％；界面层是包覆在刚性粒子外且由硅烷、酞酸酯偶联剂形成的偶联剂分子层；含量占环氧树脂的0.5％～3％；橡胶层是由活性官能团改性多官能度橡胶体系层；含量占环氧树脂的1.5％～12％；改性环氧树脂层是对热塑性树脂加热搅拌形成的共混改性环氧树脂基体，还加入增韧环氧组分和固化剂组分。本发明专利技术创造性的将约束减震结构引入高端复合材料用环氧树脂体系，其原理清晰、材料易得，适合工业化批量生产，具有良好的经济和社会效益。益。

【技术实现步骤摘要】
一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系


[0001]本专利技术涉及体育用品材料
，具体涉及一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系及其制备方法。

技术介绍

[0002]先进复合材料以其轻质、高比强度、高比模量、耐腐蚀、可设计性强、疲劳强度高等优点。随着生产技术的不断突破，国产碳纤维已批量投放市场、产能逐步释放，体育用品领域碳纤维用量还会大幅度增长。但是，由于碳纤维复合材料刚性大、质量轻，产品在受到外力载荷作用时，会产生高频震动，震动延着产品传入人体易造成身体疲劳、甚至会造成关节损伤等永久性伤害，严重的影响了复合材料体育产品的使用效果和运动健身的初衷与健康理念。
[0003]目前在体育用品领域多采用制品表面黏贴橡胶材料或者在制品上安装减震器来实现制品的减震，但这种结构对碳纤维羽毛球拍、冰球杆、网球拍、沙滩拍、自行车等细长管组成的复合材料产品领域或者无法使用或着使用效果不佳。例如，在高端碳纤维复合材料自行车领域，为实现减震的功能，专门在自行车上安装笨重的金属液压前叉，严重削弱或抵消了复合材料自行车轻量化的设计初衷。
[0004]目前高端复合材料体育用品领域急需一种在不改变材料基本力学性能的基础上，实现最大程度的抑震吸能的材料，进而减少震动对人体的不利影响。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系及其制备方法，通过复合材料用环氧树脂体系进行微观改性，使用橡胶链段在刚性微纳米材料、高模量环氧树脂体系之间形成稳定的细观约束减震体系。
[0006]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0007]提供一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，由内向外依次包括有刚性粒子、界面层、橡胶层和改性环氧树脂层；其中：
[0008]刚性粒子的直径在50nm～7um；含量占环氧树脂的1％～7.5％；
[0009]界面层是包覆在刚性粒子外且由硅烷、酞酸酯偶联剂形成的偶联剂分子层；含量占环氧树脂的0.5％～3％；
[0010]橡胶层是由活性官能团改性多官能度橡胶体系层；含量占环氧树脂的1.5％～12％；
[0011]改性环氧树脂层是对热塑性树脂加热搅拌形成的分散改性环氧树脂基体，还加入增韧环氧组分和固化剂组分；增韧环氧组分占环氧树脂的0.5％～15％，固化剂占环氧树脂的5％～10％。
[0012]进一步的，改性环氧树脂层还加入占环氧树脂1％～2％的促进剂，促进剂为尿类或改性咪唑。
[0013]进一步的，刚性粒子包括二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙无机颗粒，或碳化硅、钛酸钾、硼酸铝晶须，或微纳米碳纤维、碳纳米管、玄武岩纤维中的一种或多种。
[0014]进一步的，活性官能团为羧基、羟基或氨基中的一种或两种。
[0015]进一步的，热塑性树脂为耐高温苯氧树脂或PEK、PEEK、PEKK、聚酰亚胺中的一种或多种。
[0016]一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1、向端羧基或端羟基丁腈橡胶中添加端氨基硅烷偶联剂，搅拌加热反应30min，反应得到偶联剂改性的丁腈橡胶液体；
[0018]S2、向乙醇中添加偶联剂，混合搅拌后加入刚性粒子，加热、搅拌分散15min，边搅拌边向溶液中添加步骤S1得到的偶联剂改性的丁腈橡胶，高速搅拌反应1h；向溶液中添加多官能度环氧树脂，搅拌混合使表面包覆橡胶层的刚性粒子颗粒预分散到环氧树脂中，真空加热除去溶剂；
[0019]S3、取环氧树脂，加入搅拌釜中，升温至165℃，加聚醚醚酮，高速搅拌分散直至固体聚醚醚酮弯曲融入多官能度树脂中，快速降温至70℃，形成增韧环氧组分，保温备用；
[0020]S4、取多官能度环氧树脂，加入双氰胺固化剂和尿类促进剂，搅拌均匀，使用三辊研磨机研磨，形成预分散固化剂组分，
[0021]S5、将步骤S2所得的物质加入步骤S3中70℃搅拌釜中，边加边搅拌，剪切分散后，加入步骤S4所得的固化剂组分，搅拌分散后形成环氧树脂体系中均匀分布纳米级橡胶改性刚性粒子减震树脂体系；
[0022]S6、按常规热容涂膜法制备碳纤维预浸料，得到高性能减震碳纤维预浸料。
[0023]进一步的，在步骤S4中，剪切分散线速度为5m/s，搅拌分散的线速度为2m/s，剪切分散及搅拌分散的时间均为15～30min。
[0024]本专利技术的有益效果：
[0025]通过材料改性，使用橡胶链段在刚性微纳米材料、高模量环氧树脂体系之间形成细观稳定的约束减震体系，在不影响碳纤维复合材料使用温度的情况下提高材料体系的橡胶含量。同时使用该减震环氧树脂体系制备的复合材料可以实现在不增加复合材料体育制品产品重量和不降低体育运动器材静态和准静态力学性能的基础上高效吸能抑震，极大的降低了体育器材振动对人体的不利影响，起到保护运动关节、缓解运动疲劳、提高运动成绩的作用，是设计、生产高端复合材料体育用品的重要选择。该材料体系性能稳定、加工和使用方便，便于批量生产，具有良好的经济和社会价值。
附图说明
[0026]图1为本专利技术纤维增强环氧树脂基复合材料结构示意图。
[0027]图2为本专利技术中双约束橡胶减震微小结构单元意图。
[0028]图3为本专利技术中橡胶改性减震环氧树脂单元结构示意图。
[0029]图4为减震改性对碳纤维复合材料层合板动态力学性能性能的影响。
[0030]图中所示：
[0031]1、增强体，2、基体树脂，3、刚性粒子，4、界面层，5、橡胶层，6、改性环氧树脂层，7、刚性碳纤维，8、连接的刚性纤维和橡胶层的强界面偶联剂层，9、端氨基橡胶弹性体层。
具体实施方式
[0032]为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
[0033]一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，由内向外依次包括有刚性粒子、界面层、橡胶层和改性环氧树脂层；其中：
[0034]刚性粒子的直径在50nm～7um；含量占环氧树脂的1％～7.5％。
[0035]界面层是包覆在刚性粒子外且由硅烷、酞酸酯偶联剂形成的偶联剂分子层；含量占环氧树脂的0.5％～3％。
[0036]橡胶层是由活性官能团改性多官能度橡胶体系层；含量占环氧树脂的1.5％～12％。减震吸能橡胶功能层是由端羧基、端羟基或端氨基等活性基团改性的橡胶体系，其能通过偶联剂与刚性粒子连接形成良性界面，也能与环氧树脂体系通过化学键连接形成强界面，以高效传递应力应变。
[0037]改性环氧树脂层是对热塑性树脂加热搅拌形成的分散改性环氧树脂基体，还加入增韧环氧组分和固化剂组分；增韧环氧组分占环氧树脂的0.5％～15％，固化剂占环氧树脂的5％～10％。改性环氧树脂层还加入占环氧树脂1％～2％的促进剂，促进剂为尿类或改性咪唑，固化剂为双氰胺。增韧后的多官能度环氧树脂体系，其固化物浇注体拉伸弹性模量为3.2Gpa～4.2GPa，断裂伸长率均≥2％。
[0038]如图1所示，在复合材料预浸料体系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，其特征在于：由内向外依次包括有刚性粒子、界面层、橡胶层和改性环氧树脂层；其中：刚性粒子的直径在50nm～7um；含量占环氧树脂的1％～7.5％；界面层是包覆在刚性粒子外且由硅烷、酞酸酯偶联剂形成的偶联剂分子层；含量占环氧树脂的0.5％～3％；橡胶层是由活性官能团改性多官能度橡胶体系层；含量占环氧树脂的1.5％～12％；改性环氧树脂层是对热塑性树脂加热搅拌形成的分散改性环氧树脂基体，还加入增韧环氧组分和固化剂组分；增韧剂环氧组分占环氧树脂的0.5％～15％，固化剂占环氧树脂的5％～10％。2.根据权利要求1所述的吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，其特征在于：改性环氧树脂层还加入占环氧树脂1％～2％的促进剂，促进剂为尿类或改性咪唑。3.根据权利要求1所述的吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，其特征在于：刚性粒子包括二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙无机颗粒，或碳化硅、钛酸钾、硼酸铝晶须，或微纳米碳纤维、碳纳米管、玄武岩纤维中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，其特征在于：活性官能团为羧基、羟基或氨基中的一种或两种。5.根据权利要求1所述的吸能抑震预浸料用环氧树脂体系，其特征在于：热塑性树脂为耐高温苯氧树脂或PEK、PEEK、PEKK、聚酰亚胺中的一种或多种。6.一种权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜业，卞青峰，宋小龙，徐培明，边翠香，王小妍，
申请(专利权)人：山东泰山体育产业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：