一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料及其制备方法技术

一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料及其制备方法，属于复合材料的技术领域，所述复合材料包括树脂基体和纤维增强材料；所述树脂基体的制备原料包括含硅氧烷结构的液态邻苯二甲腈单体，所述纤维增强材料为碳纤维布、玄武岩纤维布、石英纤维布和玻璃纤维布，所述树脂基体为液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的混合物；所述固化剂为4，4

【技术实现步骤摘要】
一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，具体涉及一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]邻苯二甲腈树脂是一类具有高性能的热固性树脂，其分子结构中氰基由于可以通过热加成聚合反应在树脂体系中形成N杂环结构，因此赋予了邻苯二甲腈树脂优异的热稳定性、化学稳定性、低吸水性和优异的介电性能等。邻苯二甲腈树脂及其复合材料具有优异的综合性能，因此被广泛应用于航空航天、船舶等尖端

[0003]邻苯二甲腈树脂基复合材料的成型，目前通常采用低沸点有机溶剂(如乙醚、丙酮)将邻苯二甲腈树脂溶解之后，再涂覆于纤维布上，之后进行热压固化，如专利CN108454135A《一种邻苯二甲腈树脂预浸料、复合材料及其制备方法》。该方法中使用低沸点溶剂用料较大，100质量份的邻苯二甲腈树脂需使用100
‑
185质量份低沸点溶剂，在实际制备过程中，会造成有毒有机溶剂的大量挥发，不利于现场施工人员身体健康和环保需求。此外，过量的有机溶剂残留会造成复合材料在制备过程中孔隙率增高，导致最终制备复合材料力学性能下降。另外一种邻苯二甲腈树脂基复合材料的成型方法是通过控制热压成型工艺，使邻苯二甲腈树脂熔融后浸润纤维布，然后继续加温加压固化成型，如专利CN113211828B《一种邻苯二甲腈树脂碳纤维布复合材料及其制备方法》。该方法制备工艺复杂，需要将邻苯二甲腈树脂与固化剂先破碎成粉混合均匀后，在180
‑
190℃熔融浸润纤维布，随后通过梯度热压固化成型，工艺较为复杂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有邻苯二甲腈树脂基复合材料力学性能差、制备工艺复杂等问题，提供一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料及其制备方法，将
“‑
Si
‑
O
‑”
结构引入邻苯二甲腈化合物中，在具有邻苯二甲腈结构的同时，兼具硅氧烷结构，使以该化合物为单体的树脂兼具硅氧烷和邻苯二甲腈树脂两者聚合物基体的优势，所得硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体玻璃化转变温度降低至
‑
12～
‑
35.6℃。所得液态邻苯二甲腈树脂单体可以不使用有机溶剂溶解，在室温下直接涂覆在纤维布上制备邻苯二甲腈树脂基复合材料预浸料。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料，所述复合材料包括树脂基体和纤维增强材料；所述树脂基体的制备原料包括含硅氧烷结构的液态邻苯二甲腈单体(未固化)，化学结构式为：
[0007][0008]进一步地，所述纤维增强材料为碳纤维布、玄武岩纤维布、石英纤维布和玻璃纤维布。
[0009]进一步地，所述树脂基体为液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的混合物；所述固化剂为4，4
‑
二氨基二苯砜、1，4
‑
双(4
‑
氨基苯氧基)苯、乙二胺和己二胺中的一种或几种。
[0010]一种上述的硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料的制备方法，所述方法为：
[0011]步骤一：以液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的混合物为预浸液，在室温下涂敷于纤维布表面，得到硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂预浸布；
[0012]步骤二：将多层预浸布进行叠层，得到硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂预浸料；
[0013]步骤三：将预浸料进行热压和热固化成型处理，得到硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料。
[0014]进一步地，步骤一中，所述液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的质量比为100
‑
150：1.5
‑
10。
[0015]进一步地，步骤一中，所述纤维布表面，预浸液的分散量为0.4
‑
1.5g/cm3。
[0016]进一步地，步骤二中，所述叠层的层叠数为5
‑
15层。
[0017]进一步地，步骤三中，所述热压成型包括：依次进行第一梯度热压成型、第二梯度热压成型和第三梯度热压成型；
[0018]所述第一梯度热压成型为：在200～220℃条件下，依次进行保温3
‑
5小时，升压至0.5
‑
2MPa，保温保压0.5
‑
2小时；
[0019]所述第二梯度热压成型为：在220
‑
250℃条件下，升压至1.5
‑
2MPa、保温1
‑
2小时、升压至2
‑
3MPa、保温2
‑
4小时；
[0020]所述第三梯度热压成型为：升压至3
‑
5MPa，并在3
‑
5MPa压力下，依次进行在250
‑
260℃下保压保温1
‑
2小时、升温至260
‑
280℃下保温3
‑
5小时。
[0021]进一步地，步骤三中，所述热压成型的温度为200
‑
280℃，压力为1.5
‑
5MPa，时间为4
‑
12h。
[0022]本专利技术相对于现有技术的有益效果为：本专利技术使用硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂与固化剂的混合液浸润纤维布表面，通过热压使纤维布成型，通过热固化的方式使浸渍于纤维布中的硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂固化。本专利技术在200
‑
280℃下进行硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂与固化剂的固化。由于本专利技术方法不使用有机溶剂，避免了复合材料制备过程中有机溶剂对于施工人员的损伤以及对环境的污染；同时缩短了邻苯二甲腈树脂基纤维增强复合材料的制备流程，提高了复合材料的制备效率；此外还避免了复合材料由于制备过程中有机溶剂残留导致的孔隙率过高的问题，从而提高了复合材料的力学性能。该方法工艺简单，成本较低，适合工业化生产，该复合材料具有耐高温、强度高等优异的综合性能，可满足航空航天、船舶等领域的要求。
具体实施方式
[0023]下面通过实施例对本专利技术的技术方案进行进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0024]本专利技术复合材料以含硅氧烷结构的邻苯二甲腈化合物为树脂单体，基体树脂同时具有邻苯二甲腈结构和硅氧烷结构，因此兼具聚硅氧烷树脂与邻苯二甲腈树脂的优势，并且由于结构中硅氧烷结构的引入，使树脂基单体的玻璃化转变温度降低至
‑
12～
‑
35.6℃，可在常温下涂覆制备复合材料预浸料，同时无有机溶剂的使用，极大的缩短了邻苯二甲腈树脂基复合材料的制备工艺流程。此外，实施例结果表明，本专利技术所得邻苯二甲腈树脂基复合材料具有良好的力学性能，其在常温下弯曲强度为307MPa，层间剪切强度为25MPa；300℃下弯曲强度23本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料，其特征在于：所述复合材料包括树脂基体和纤维增强材料；所述树脂基体的制备原料包括含硅氧烷结构的液态邻苯二甲腈单体，化学结构式为：2.根据权利要求1所述的一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料，其特征在于：所述纤维增强材料为碳纤维布、玄武岩纤维布、石英纤维布和玻璃纤维布。3.根据权利要求1所述的一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料，其特征在于：所述树脂基体为液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的混合物；所述固化剂为4，4
‑
二氨基二苯砜、1，4
‑
双(4
‑
氨基苯氧基)苯、乙二胺和己二胺中的一种或几种。4.一种权利要求1
‑
3中任一项所述的硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法为：步骤一：以液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的混合物为预浸液，在室温下涂敷于纤维布表面，得到硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂预浸布；步骤二：将多层预浸布进行叠层，得到硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂预浸料；步骤三：将预浸料进行热压和热固化成型处理，得到硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料。5.根据权利要求4所述的一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述液态硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂单体与固化剂的质量比为100
‑
150：1.5
‑
10。6.根据权利要求4所述的一种硅氧烷改性邻苯二甲腈树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述纤维布表面，预浸液的分散量为0.4
‑...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，孙逊，张昱辉，宋育杰，高慕尧，管学凯，朱迪，李冰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：