高韧性碳纤维增强环氧树脂预浸料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种高韧性纤维增强环氧树脂预浸料及其制备方法，通过在环氧树脂

【技术实现步骤摘要】
高韧性碳纤维增强环氧树脂预浸料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及本专利技术公开一种高韧性碳纤维增强环氧树脂预浸料制备方法
。

技术介绍

[0002]碳纤维
/
环氧树脂
(CF/EP)
复合材料是
CF
增强复合材料的一个重要分支
。
近年来
,
随着人们对
EP/CF
复合材料认识的不断深入
,
其具有高比强度
、
高比模量
、
可设计性强
、
耐腐蚀
、
抗疲劳
、
易于整体成型等优异的综合性能，首先在航空
、
航天领域获得广泛应用，促使其向其他领域迅速扩展进而用量不断上升
。
[0003]但是，环氧树脂固有的脆性导致以其为基体的复合材料韧性较低，易冲击损伤和分层失效，限制了其进一步应用
。
因此，如何增加环氧树脂的韧性，从而改善液体成型复合材料整体性能具有非常重要的理论意义和应用价值，成为了复合材料领域的一项重要研究课题
。
[0004]通过在环氧基体中加入双环戊二烯固化体系，来实现环氧树脂的增韧已经被证实是确实可行的，但是目前关于
PDCPD
增韧环氧树脂复合材料的相关专利报道较少
。
包含聚双环戊二烯固化体系和环氧树脂固化体系的混合树脂在固化过程中，环戊二烯首先发生开环易位聚合，形成交联网络结构，此时环氧树脂小分子分布在网络结构的缝隙中，此时树脂呈弹性态，当温度进一步升高时，环氧树脂才会发生聚合
。
这一固化特性能很好运用到预浸料的制备工艺中，制备聚双环戊二烯完全固化，环氧树脂未固化的预浸料
。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高韧性纤维增强环氧树脂预浸料制备方法
。
[0006]本专利技术技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种高韧性纤维增强环氧树脂预浸料的制备方法，包括如下步骤：
[0008]S1、
双环戊二烯树脂体系：将
Grubbs
二代催化剂和亚磷酸酯化合物溶解在环己基苯中配置催化剂溶液，将所述催化剂溶液与双环戊二烯单体混合，得到双环戊二烯树脂体系；
[0009]S2、
环氧树脂体系配置：将酸酐固化剂
、
促进剂
、
环氧树脂混合，制得环氧树脂体系；
[0010]S3、
将步骤
S1
的双环戊二烯树脂体系加入到环氧树脂体系中，搅拌，混合均匀，制得混合树脂；
[0011]S4、
将碳纤维布铺放在离型纸上，表面涂覆所述混合树脂，压制后得到预浸料
。
[0012]通过在酸酐
/
环氧树脂体系中加入双环戊二烯
/Grubbs 2
催化剂体系，混合体系中双环戊二烯快速聚合形成三维网状结构，内部空隙保有环氧树脂和酸酐，形成具有一定黏性的弹性体，利用此混合树脂的固化特性制备预浸料，对环氧树脂黏度不再有任何限制
。
[0013]步骤
S1
中，
Grubbs
二代催化剂与双环戊二烯单体摩尔比为
1:5000
～
1:15000。
[0014]步骤
S1
中，
Grubbs
二代催化剂与亚磷酸酯化合物的摩尔比为
1:0.05
～
1:0.25。
[0015]步骤
S1
中，
Grubbs
二代催化剂与环己基苯质量比为
1:100
～
1:400。
[0016]步骤
S1
中，所述双环戊二烯为环戊二烯与降冰片烯混合物，降冰片烯的质量分数为3％～5％；所述亚磷酸酯化合物包括三壬基苯基亚磷酸酯和
/
或亚磷酸三丁酯
。
[0017]步骤
S2
中，所述环氧树脂为双酚
A
型环氧树脂
。
本专利技术中，环氧树脂选择双酚
A
型环氧树脂，能够与
DCPD
树脂更好的相容
。
[0018]步骤
S2
中，酸酐选自甲基纳迪克酸酐
、
甲基四氢苯酐
、
甲基六氢苯酐
、
邻苯二甲酸酐中的至少一种；
[0019]所述促进剂包括：三乙醇胺
、2,4,6
‑
三
(
二甲氨基甲基
)
苯酚
、
苄基二甲胺
、
三乙胺中的至少一种
。
[0020]步骤
S3
中，双环戊二烯树脂体系占混合树脂总质量比为5％～
30
％
。
[0021]步骤
S4
中，所述碳纤维为
T300、T700
或
T800
，丝束为
3K、6K
或
12K
；混合树脂与碳纤维质量比为
1:1
～
1:2
；所述碳纤维面密度为
200
‑
500gsm
；压制条件为：温度为
60
～
90℃,
压力为
0.025MPa
～
0.075MPa。
[0022]通过上述所述的方法制得的高韧性纤维增强环氧树脂预浸料也属于本专利技术的保护范围
。
[0023]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0024]1、
通过在酸酐
/
环氧树脂体系中加入双环戊二烯
/Grubbs 2
催化剂体系，混合体系中双环戊二烯快速聚合形成三维网状结构，内部空隙保有环氧树脂和酸酐，形成具有一定黏性的弹性体，此时，利用此混合树脂的固化特性制备预浸料，对环氧树脂黏度不再有任何限制，制备工艺简单，生长周期较短，成本较低
。
[0025]2、
利用此专利技术方法获得的预浸料制备复合材料，相比于单独环氧树脂
/
酸酐预浸料所制备的复合材料，具有良好的抗冲击性以及抵抗层间分层能力，此外，耐热性和强度不会发生明显变化
。
具体实施方式
[0026]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明
。
以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术
。
应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干调整和改进
。
这些都属于本专利技术的保护范围
。
[0027]Grub本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高韧性纤维增强环氧树脂预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、
双环戊二烯树脂体系：将
Grubbs
二代催化剂和亚磷酸酯化合物溶解在环己基苯中配置催化剂溶液，将所述催化剂溶液与双环戊二烯单体混合，得到双环戊二烯树脂体系；
S2、
环氧树脂体系配置：将酸酐固化剂
、
促进剂
、
环氧树脂混合，制得环氧树脂体系；
S3、
将步骤
S1
的双环戊二烯树脂体系加入到环氧树脂体系中，搅拌，混合均匀，制得混合树脂；
S4、
将碳纤维布铺放在离型纸上，表面涂覆所述混合树脂，压制后得到预浸料
。2.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，
Grubbs
二代催化剂与双环戊二烯单体摩尔比为
1:5000
～
1:15000。3.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，
Grubbs
二代催化剂与亚磷酸酯化合物的摩尔比为
1:0.05
～
1:0.25。4.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，
Grubbs
二代催化剂与环己基苯质量比为
1:100
～
1:400。5.
根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤
S1
中，所述双环戊二烯为环戊二烯与降冰片烯混合物，降冰片烯的质量分数为3％～5％；所述亚磷酸酯化合物包括三壬基苯基亚磷酸酯和
/
...

【专利技术属性】
技术研发人员：程超，吕玥蒽，杨青，刁春霞，陈正国，李成华，刘鑫岑，丁小马，顾建军，谢庭丰，
申请(专利权)人：上海碳纤维复合材料创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：