适用于制造技术

本发明专利技术公开了适用于

【技术实现步骤摘要】
适用于T800碳纤维的环氧树脂体系及其复合材料的制作方法


[0001]本专利技术涉及航空用高性能碳纤维
/
环氧树脂复合材料制造
，尤其涉及适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系及其复合材料的制作方法
。

技术介绍

[0002]碳纤维
/
环氧树脂复合材料以碳纤维作为增强体，环氧树脂作为基体
。
这类材料的密度比铝轻，强度与钢接近；弹性模量比铝合金大，疲劳强度高，冲击韧性高；同时还具有湿热稳定性好
、
化学稳定性高
、
导热性好
、
受
X
射线辐射时其强度和模量不变化等优点，被广泛应用于航空航天等领域中
。
[0003]碳纤维增强树脂基复合材料的整体性能由增强体碳纤维
、
基体树脂和界面性能共同决定
。
对于高性能碳纤维而言，表面光滑且缺乏活性官能团，影响了其与基体树脂的有效结合；同时，传统环氧树脂体系制成的基体固化后形成交联密度高的立体网状结构，存在内应力大
、
韧性差等缺点，最终导致传统环氧树脂复合材料在一些高端领域的应用受到限制
。
[0004]目前，国内外已对高性能碳纤维
/
环氧复合材料展开较多的研究，研究者主要采用以下两种措施制备具有优异性能的复合材料：对碳纤维进行表面改性以及提高环氧树脂体系制成的基体的韧性
。
传统的碳纤维表面改性有空气氧化法
>、
化学接枝
、
物理沉积
、
射线辐照
、
液相氧化和表面涂层等
。
环氧树脂的增韧大体上分为以下两种：一是通过添加一些第二相韧性高的物质，例如弹性体（橡胶等）
、
热塑性树脂或刚性颗粒等，从而使环氧树脂体系韧性提高；二是通过改变交联网络的化学结构（如在环氧树脂固化剂中加入“柔性分子链段”)
，从而在固化过程中提高环氧树脂的韧性，以提高网链分子的活性能力来增韧
。
专利
CN104988736A
公开了“一种提高环氧树脂基碳纤维复合材料界面韧性的方法”，其通过在复合材料界面处添加端羧基丁腈橡胶，提高了复合材料的界面韧性
。
但是该方法首先将作为增韧物质的端羧基丁腈橡胶溶解于大量的有机溶剂，后期难以去除，会对环境产生有害影响，并且该方法的制备过程较为繁琐
。
专利
CN104774431A
公开了“环氧树脂
/
碳纤维复合材料及其制备方法”，其通过将碳纤维布浸渍于有机硅橡胶溶液中，降低了复合材料的界面应力，同时提高了其冲击强度
。
但是该方法在对碳纤维进行除杂时也使用了大量的有机溶剂；同时弹性体硅橡胶在高温时容易裂解和氧化，会引起复合材料性能急剧下降
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的缺点和不足，本专利技术提供的适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系及其复合材料的制作方法，既不使用有机溶剂溶解增韧物质，并且制备过程简单，同时能够有效提升高性能碳纤维
/
环氧树脂复合材料的力学性能，对航空复合材料制造领域具有重要意义
。
[0006]为实现本专利技术目的而提供的一种适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系，所述环氧树脂体系中各组分的质量份数如下：
4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂
80
‑
120
份
、1
，4‑
丁二醇二缩水甘油醚
2.5
‑
12.5
份
、
端羧基丁腈橡胶5‑
30
份
、
甲基四氢苯酐
60
‑
100
份
。
[0007]一种适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系的制备方法，包括以下步骤：步骤
1.
称取作为稀释剂的1，4‑
丁二醇二缩水甘油醚，并将其边搅拌边油浴加热至
30
‑
100℃
，此时加入
4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂，并在该温度下以
100
‑
800rpm
的搅拌速度继续搅拌5‑
20min
，得到混合溶液
A
；若混合溶液
A
的流动性良好，此时1，4‑
丁二醇二缩水甘油醚的量可以作为实验用量；在保证液体流动性的前提下，尽量提高混合溶液
A
中
4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂的比例
。
[0008]4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂（商业名
AG
‑
80
，结构简式如下图）：
[0009]步骤
2.
向混合溶液
A
中加入作为增韧剂的端羧基丁腈橡胶，在
30
‑
100℃
下搅拌
10
‑
30min
，得到混合溶液
B
；步骤
3.
将混合溶液
B
的温度稳定在
50
‑
60℃
时，加入甲基四氢苯酐，以防止固化反应的发生，搅拌5‑
30min
，之后在真空
、
干燥的条件下，进行脱泡处理，得到环氧树脂体系；具体地，脱泡处理的时间为
10
‑
120min。
[0010]甲基四氢苯酐（作为固化剂，化学式为
C9H
10
O3，分子量
166.17
，结构简式如图）：
[0011]步骤
4.
将环氧树脂体系缓慢均匀地倒入已喷涂脱模剂的模具中，进行固化处理，得到环氧树脂
。
具体地，固化处理的条件为：
120℃/2h+140℃/2h
，在烘箱中进行，固化完成后关闭烘箱电源，待烘箱温度降至
50℃
左右后，再打开烘箱门取出由环氧树脂体系固化得到的环氧树脂
。
[0012]一种适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系的复合材料，所述复合材料以环氧树脂体系为基体，
T800
碳纤维为增强体，通过手糊法制备，属于航空用高性能碳纤维复合材料，所述复合材料中
T800
碳纤维体积分数占比为
3.77%
‑
15.08%。
[0013]所述复合材料采用手糊法制备，具体操作如下：将环氧树脂体系倒入模具中，取
T800
碳纤维平行排列拉直放入模具中，环氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系，其特征在于，所述环氧树脂体系中各组分的质量份数如下：
4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂
80
‑
120
份
、1
，4‑
丁二醇二缩水甘油醚
2.5
‑
12.5
份
、
端羧基丁腈橡胶5‑
30
份
、
甲基四氢苯酐
60
‑
100
份
。2.
权利要求1所述的一种适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤
1.
称取1，4‑
丁二醇二缩水甘油醚，并将其边搅拌边油浴加热至
30
‑
100℃
，此时加入
4,4
’‑
二氨基二苯甲烷环氧树脂，并在该温度下以
100
‑
800rpm
的搅拌速度继续搅拌5‑
20min
，得到混合溶液
A
；步骤
2.
向混合溶液
A
中加入端羧基丁腈橡胶，在
30
‑
100℃
下搅拌
10
‑
30min
，得到混合溶液
B
；步骤
3.
将混合溶液
B
的温度稳定在
50
‑
60℃
时，加入甲基四氢苯酐，搅拌5‑
30min
，之后在真空
、
干燥的条件下，进行脱泡处理，得到环氧树脂体系；步骤
4.
将环氧树脂体系缓慢均匀地倒入已喷涂脱模剂的模具中，进行固化处理，得到环氧树脂
。3.
根据权利要求2所述的一种适用于
T800
碳纤维的环氧树脂体系的制备方法，其特征在于，所述步骤3中脱泡处理的时间为
10
‑
120min。4...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宸悦，李志强，苏亚男，郑少秋，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：