【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制备，特别涉及一种低温复合树脂增韧预浸料及其制备方法。
技术介绍
1、随着航空航天领域的快速发展，对树脂基复合材料的要求也更加苛刻，树脂基复合材料具有比模量、比强度高、抗疲劳和耐腐蚀等特点，环氧树脂是树脂基复合材料主要研究方向之一，由于其本体脆性大，韧性差因此需要对其进行改性，增加其韧性。
2、目前，树脂基复合材料通以预浸料的形式制得，因此对预浸料进行增韧成为了研究的热门，常见的预浸料增韧方法有两种，其一，基体增韧，是将热塑性树脂作为增韧剂对基体进行改性，此方法在使用中仍存在层间断裂的问题；其二，层间增韧，是在树脂层和纤维层之间连续不断添加一层或多层的增韧层，此方法存在着使用中会出现层间粘度降低的问题。例如cn116218146a“一种复合增韧剂改性中温固化环氧树脂预浸料的制备方法”通过制备复合增韧体系；复合增韧剂改性中温固化环氧树脂；制备树脂膜；将树脂膜与增强材料复合，四个步骤制得复合增韧剂改性中温固化环氧树脂预浸料，制备工艺简单，性价比高，能有效提高复合材料的层间剪切强度及冲击韧性，但此方法超低温下预浸料的韧性无法得知。
3、此外，在航空航天领域，空中环境因素复杂，雷暴天气经常不觉出现，而树脂本身绝缘性很好，在遭遇雷暴天气无法有效的将雷电引流，因此研究者们采用铜网来提高机体导电能力，避免了雷击的影响，但铜网重量较高，而民航用机往往要求机身自身负重尽可能降低，而加向树脂中加入碳纳米管和石墨烯等碳纳米材料能够很好的替代铜网。例如cn116731472a“一种导电增韧改性的预浸料和复合
4、因此，制备一种导电性好、粘性高、韧性高的低成本复合树脂增韧预浸料迫在眉睫。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种低温复合树脂增韧预浸料及其制备方法，该增韧预浸料改善了层间断裂的问题，并且在低温下具有良好的导电性、韧性和抗冲击性，制备成本低。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术一方面提供了一种低温复合树脂增韧预浸料，包括胶膜基体、增韧层和增强纤维；所述增韧层包括如下质量份组分：75-85份复合环氧树脂、20-30份增韧剂、10-30份改性聚苯乙炔和10-15份固化剂。
4、在一些实施方式中，所述胶膜基体，包括如下质量比原料：50-60％n，n，n'，n'-四环氧丙基-4，4'-二氨基二苯甲烷、20-30％n，n，n'，n'-四(环氧乙烷基甲基)-1，3-苯二甲胺和15-25％4，4-二氨基苯砜，且胶膜基体的面密度为30-60g/m2。
5、优选的，胶膜基体的面密度为45g/m2。
6、本申请采用n，n，n'，n'-四环氧丙基-4，4'-二氨基二苯甲烷和n，n，n'，n'-四(环氧乙烷基甲基)-1，3-苯二甲胺协同作用，能够增强胶膜基体耐高温、耐候性，具有较好的强度和韧性，4，4-二氨基苯砜能够减少体系的固化时间，增加生产效率，增强胶膜基体稳定性；此外，申请人发现，胶膜基体的面密度过小可能会导致胶膜基体的强度和耐用性下降，适当的面密度能够使飞行器械负载降低，若面密度过大，会导致飞行器械表面的光滑度下降，增加空气阻力，从而影响飞行速度和燃油效率。
7、在一些实施方式中，所述胶膜基体制备方法，包括如下步骤：调节涂膜机熔胶装置温度为120-160℃，将n，n，n'，n'-四环氧丙基-4，4'-二氨基二苯甲烷、n，n，n'，n'-四(环氧乙烷基甲基)-1，3-苯二甲胺和4，4-二氨基苯砜的共混物通过涂膜机熔胶装置制成胶膜基体。
8、在一些实施方式中，所述复合环氧树脂至少含有双酚f二缩水甘油醚和2，2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷，且质量比为1：(1-1.5)。
9、优选的，所述复合环氧树脂至少含有双酚f二缩水甘油醚和2，2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷，且质量比为1：1.3。
10、申请人发现，市售双酚f二缩水甘油醚制备的单树脂增韧预浸料存在着韧性较差的问题，其根本原因为双酚f二缩水甘油醚含有多个环氧官能团，导致体系交联密度过大，韧性降低，本申请采用双酚f二缩水甘油醚和2，2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷混合协同作用，2，2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷中的甘胺氧苯基团使体系带有吸电子能力，增强了分子间作用力，使增韧预浸料韧性增加，同时双酚f二缩水甘油醚具有高度交联的网络结构，提高了增韧预浸料机械性能、耐腐蚀性和电绝缘性。
11、在一些实施方式中，所述增韧剂至少含有聚醚砜和聚己内酰胺，且质量比为1：(1-2)。
12、优选的，所述增韧剂至少含有聚醚砜和聚己内酰胺，且质量比为1：1.5。
13、申请人发现，聚己内酰胺作为常用的增韧剂，其氨基能够直接参与增韧剂的固化，这是由于氨基和增韧剂中环氧树脂成分的环氧基团在加热的条件下快速发生加成反应，生成氨基和羧基的缩合物，聚醚砜作为增韧剂，其中的酯基和醚键能够使增韧预浸料具有较高的韧性和耐候性，但同时会导致增韧预浸料的耐热性和冲击抗断裂性能降低，高温下不稳定。本申请通过聚醚砜和聚己内酰胺复配协同作用，能够很好的在飞行器械材中进行使用。
14、在一些实施方式中，所述固化剂为二氨基二苯砜、甲基四氢苯酐和聚氨酯中的一种或多种。
15、优选的，所述固化剂为二氨基二苯砜。
16、在一些实施方式中，所述改性聚苯乙炔的结构为：
17、
18、且分子量大于6000。
19、申请人发现，飞行器械在使用中，飞行环境多变，雷暴天气对飞行器械的使用造成了很大的阻碍，同时威胁机组的安全，研究者们通过铺设铜网将雷电引流，减少雷击所带来的损害，然而此方法极大的增加了飞行器械的自身负载，而碳纤维材料具有很好的导电性能，将其与不导电的树脂复合材料结合，提高树脂复合材料的导电性，能够有效降低雷击损害，但碳纤维造价昂贵，且极易损坏，一旦出现裂缝或损坏需要大面积更换，导致修复价格同制备成本相当。本专利技术自制一种改性聚苯乙炔，(机理解释)具有良好的低温韧性、低温导电性和抗冲击性，且制备成本低，使用方法简便，能够减少碳纤维的用量，申请人还发现改性聚苯乙炔的分子量过低会使得增韧预浸料得导电性能下降，从而导致抗雷击性能下降，不利于雷暴天气的应用。
20、在一些实施方式中，所述改性聚苯乙炔的制备方法，包括如下步骤：
21、s1、将碘化铜、三苯基膦、三苯基膦二氯化钯、4-碘苄醇和10倍4-碘苄醇质量体积的三乙胺混合，充入n2搅拌10-30分钟，逐滴加入苯乙炔，控制滴速为2滴/秒，30-40℃搅拌20-24本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，包括胶膜基体、增韧层和增强纤维；所述增韧层包括如下质量份组分：75-85份复合环氧树脂、20-30份增韧剂、10-30份改性聚苯乙炔和10-15份固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述胶膜基体，包括如下质量比原料：50-60％N，N，N'，N'-四环氧丙基-4，4'-二氨基二苯甲烷、20-30％N，N，N'，N'-四(环氧乙烷基甲基)-1，3-苯二甲胺和15-25％4，4-二氨基苯砜，且胶膜基体的面密度为30-60g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述复合环氧树脂至少含有双酚F二缩水甘油醚和2，2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷，且质量比为1：(1-1.5)。
4.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述增韧剂至少含有聚醚砜和聚己内酰胺，且质量比为1：(1-2)。
5.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述改性聚苯乙炔的结构为：
6.根据权利要求5所述的
7.根据权利要求6所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述戊二酸与4-碘苄醇的摩尔比为(1-1.5)：1。
8.根据权利要求6所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述三苯基硅醇与4-碘苄醇的摩尔比为(2.4-2.6)：1。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的低温复合树脂增韧预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述增韧层的面密度为10-30g/m2。
...【技术特征摘要】
1.一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，包括胶膜基体、增韧层和增强纤维；所述增韧层包括如下质量份组分：75-85份复合环氧树脂、20-30份增韧剂、10-30份改性聚苯乙炔和10-15份固化剂。
2.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述胶膜基体，包括如下质量比原料：50-60％n，n，n'，n'-四环氧丙基-4，4'-二氨基二苯甲烷、20-30％n，n，n'，n'-四(环氧乙烷基甲基)-1，3-苯二甲胺和15-25％4，4-二氨基苯砜，且胶膜基体的面密度为30-60g/m2。
3.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，所述复合环氧树脂至少含有双酚f二缩水甘油醚和2，2-双-(4-甘胺氧苯)丙烷，且质量比为1：(1-1.5)。
4.根据权利要求1所述的一种低温复合树脂增韧预浸料，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：田铁兵，王晋，冯敏，赵中杰，王萌，罗云烽，周洪飞，张路，王涵，李是卓，
申请(专利权)人：中航复合材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。