CN102796349B - 膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片及其制备方法，它涉及一种复合材料垫片及其制备方法。本发明为了解决现有液体垫片强度低和使用工艺性能不足的技术问题。膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片由环氧树脂、胺类固化剂、增韧剂、无机填料和短切纤维制成。制备方法如下：一、按重量份将环氧树脂、增韧剂和无机填料搅拌均匀，得到混合树脂；二、将混合树脂和胺类固化剂充分混合均匀后，加入短切纤维搅拌，得到混合物；三、将混合物通过模压或在胶膜机上辊压成型，即得。本发明的膜状可室温固化环氧树脂复合材料垫片具有较高的粘接性能和优异的压缩强度、冲击强度和拉伸强度，压缩强度可达104MPa，拉伸强度可达53MPa，冲击强度可达54KJ/m2。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料垫片及其制备方法。
背景技术
在飞机结构和零部件的装配过程中，由于制造和装配造成的误差，会使装配后的部件之间存在一定间隙。这些间隙需要使用垫片进行补偿，达到消除间隙和补强作用。所用的垫片包括固体垫片(如金属垫片、热固性塑料垫片)和液体垫片，液体垫片主要用于填充较小的不规则间隙和斜面间隙，可用于飞机蒙皮和壁板于骨架结构装配工艺、骨架与骨架之间装配工艺。如EA934NA、EA9394液体垫片在多种飞机上广泛应用。与固体垫片相比，液体垫片还具有密封和部件整形作用。但由于液体垫片强度较低，仅适合填充小于0.7mm的间隙，而且由于多组分需要现场配胶，使用不便；对于较大的间隙补偿采取液体垫片与金属垫片相结合的方式，也存在费时费工，操作不方便问题，而且金属垫片与复合材料构件匹配性不佳。本发明一种膜状室温固化复合材料垫片即可替代液体垫片用于填充小于0.7mm的间隙，也可替代固体垫片用于较大间隙(小于3mm)的填充，具有较高的力学性能和良好使用工艺性能。并显著提高飞机结构抗疲劳性能。
发明内容
本发明是为了解决现有液体垫片强度低的技术问题，提供了一种膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片及其制备方法。
膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片按重量份由20～48份环氧树脂、20～35份胺类固化剂、0～15份增韧剂、5～10份无机填料和10～20份短切纤维制成。
所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-54、双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-42、双酚A型环氧树脂E-35、双酚A型环氧树脂E-31、双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-14、双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-06、双酚A型环氧树脂E-04、双酚A型环氧树脂E-03、线型酚醛环氧树脂F-51、线型酚醛环氧树脂F-44、线型酚醛环氧树脂F-46、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂EX-28、四溴双酚A型环氧树脂、间苯二酚二缩水甘油醚环氧树脂680#、665有机硅环氧树脂、脂环族环氧树脂CER-107、有机钛环氧树脂670及有机硅硼改性环氧树脂中的一种或其中几种的组合。
所述胺类固化剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙胺基丙胺、 间二甲苯二胺、醚胺、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、1，3-双(氨甲基)环己烷、4，4’-二氨基二环己基甲烷、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、三乙醇胺、双氰胺、聚酰胺200#、聚酰胺300#及T-31酚醛胺中的一种或其中几种的组合。
所述增韧剂为丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端氨基液体丁腈橡胶、橡胶粒子及聚砜中的一种或其中几种的组合。
所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、石棉、炭黑、高岭土及硅酸钙中的一种或其中几种的组合。
所述短切纤维的长度为10±2mm，所述短切纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。
膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法按照以下步骤进行：
一、按重量份将20～48份环氧树脂、0～15份增韧剂和5～10份无机填料搅拌均匀，得到混合树脂；
二、将混合树脂和20～35重量份胺类固化剂充分混合均匀后，加入10～20重量份短切纤维搅拌10～15分钟，得到混合物；
三、将混合物通过模压或在胶膜机上辊压成型，得到厚度为0.3～3mm的膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片。
本发明的膜状可室温固化环氧树脂复合材料垫片具有较高的粘接性能和优异的压缩强度、冲击强度和拉伸强度，压缩强度可达104MPa，拉伸强度可达53MPa，冲击强度可达54KJ/M2；并具有良好的使用工艺性能，本发明复合材料垫片在室温下快速解冻后可直接应用免除了混合操作，彻底减少了再固化成本(材料的定位、挤压和清理工作)和配胶误差及错误，有效改善施工环境，并可剪裁成所需形状使用；可制备成各种厚度的垫片(0.3～～3mm)，满足不同间隙要求，显著缩短装配时间，提高生产效率。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片按重量份由20～48份环氧树脂、20～35份胺类固化剂、0～15份增韧剂、5～10份无机填料和10～20份短切纤维制成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-54、双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-42、双酚A型环氧树脂E-35、双酚A型环氧树脂E-31、双酚A型环氧树脂E-20、双 酚A型环氧树脂E-14、双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-06、双酚A型环氧树脂E-04、双酚A型环氧树脂E-03、线型酚醛环氧树脂F-51、线型酚醛环氧树脂F-44、线型酚醛环氧树脂F-46、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂EX-28、四溴双酚A型环氧树脂、间苯二酚二缩水甘油醚环氧树脂680#、665有机硅环氧树脂、脂环族环氧树脂CER-107、有机钛环氧树脂670及有机硅硼改性环氧树脂中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中所述的环氧树脂为组合物时各成分间为任意比。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述胺类固化剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙胺基丙胺、间二甲苯二胺、醚胺、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、1，3-双(氨甲基)环己烷、4，4’-二氨基二环己基甲烷、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、三乙醇胺、双氰胺、聚酰胺200#、聚酰胺300#及T-31酚醛胺中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中所述胺类固化剂为组合物时各成分间为任意比。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述增韧剂为丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端氨基液体丁腈橡胶、橡胶粒子及聚砜中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中所述增韧剂为组合物时各成分间为任意比。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、石棉、炭黑、高岭土及硅酸钙中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式一相同。
本实施方式中所述无机填料为组合物时各成分间为任意比。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是所述短切纤维的长度为10±2mm，所述短切纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：本实施方式膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法按照以下步骤进行：
一、按重量份将20～48份环氧树脂、0～15份增韧剂和5～10份无机填料搅拌均匀，得到混合树脂；
二、将混合树脂和20～35重量份胺类固化剂充分混合均匀后，加入10～20重量份短切纤维搅拌10～15分钟，得到混合物；
三、将混合物通过模压或在胶膜机上辊压成型，得到厚度为0.3～3mm的膜状室温固 化环氧树脂复合材料垫片。
本实施方式制备的膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片需低温(低于--18℃)保存。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤一中所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-54、双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-42、双酚A型环氧树脂E-35、双酚A型环氧树脂E-31、双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-14、双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-06、双酚A型环氧树脂E-04、双酚A型环氧树脂E-03、线型酚醛环氧树脂F-51、线型酚醛环氧树脂F-44、线型酚醛环氧树脂F-46、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂EX-28、四溴双酚A型环氧树脂、间苯二酚二缩水甘油醚环氧树脂680#、665有机硅环氧树脂、脂环族环氧树脂CER-107、有机钛环氧树脂670及有机硅硼改性环氧树脂中的一种或其中几种的组合；
步骤一中所述的增韧剂为丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端氨基液体丁腈橡胶、橡胶粒子及聚砜中的一种或其中几种的组合；
步骤一中所述的无机填料为二氧化钛、二氧化硅、石棉、炭黑、高岭土及硅酸钙中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式七相同。
本实施方式中所述的环氧树脂为组合物时各成分间为任意比。
本实施方式中所述增韧剂为组合物时各成分间为任意比。
本实施方式中所述无机填料为组合物时各成分间为任意比。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤二中所述胺类固化剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙胺基丙胺、间二甲苯二胺、醚胺、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、1，3-双(氨甲基)环己烷、4，4’-二氨基二环己基甲烷、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、三乙醇胺、双氰胺、聚酰胺200#、聚酰胺300#及T-31酚醛胺中的一种或其中几种的组合。其它与具体实施方式七相同。
本实施方式中所述胺类固化剂为组合物时各成分间为任意比。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式七不同的是步骤二中所述短切纤维的长度为10±2mm，所述短切纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。其它与具体实施方式七相同。
采用下述实验验证本发明效果：
实验一：
膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法按照以下步骤进行：
一、按重量份数将8份线型酚醛环氧树脂F-46、40份双酚A型环氧树脂E-51、5份端羧基液体丁腈橡、5份二氧化钛混合，搅拌均匀，得到混合树脂；
二、将5重量份间苯二胺和3重量份二氨基二苯基甲烷混合后加热融化，然后加入20重量份聚酰胺200#中，再加入5重量份二亚乙基三胺搅拌均匀，得混合胺；
三、将混合树脂和混合胺充分混合均匀后，将20重量份玻璃纤维加入搅拌10～15分钟，得到混合物；
四、将混合物在0.08MPa压力下模压成膜，胶膜厚度O.3mm，即得膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片。
实验二：
膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法按照以下步骤进行：
一、按重量份数将8份线型酚醛环氧树脂F-46和40份双酚A型环氧树脂E-51、5份二氧化钛混合，搅拌均匀，得到混合树脂；
二、将5重量份间苯二胺和3重量份二氨基二苯基甲烷混合后加热融化，然后加入20重量份聚酰胺200#中，再加入5重量份二亚乙基三胺搅拌均匀，得混合胺；
三、将混合树脂和混合胺充分混合均匀后，将20重量份玻璃纤维加入搅拌10～15分钟，得到混合物；
四、将混合物在0.1MPa压力下模压成膜，胶膜厚度3mm，即得膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片。
将实验一制备的膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片、实验二制备的膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片、EA934NA及EA9394进行性能实验，实验结果如表1：
表1
固化条件：23±2℃7天。
Claims (8)
1.膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片，其特征在于膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片按重量份由20～48份环氧树脂、20～35份胺类固化剂、0～15份增韧剂、5～10份无机填料和10～20份短切纤维制成；所述短切纤维的长度为10±2mm，所述短切纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。
2.根据权利要求1所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片，其特征在于所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-54、双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-42、双酚A型环氧树脂E-35、双酚A型环氧树脂E-31、双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-14、双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-06、双酚A型环氧树脂E-04、双酚A型环氧树脂E-03、线型酚醛环氧树脂F-51、线型酚醛环氧树脂F-44、线型酚醛环氧树脂F-46、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂EX-28、间苯二酚二缩水甘油醚环氧树脂680#、665有机硅环氧树脂、脂环族环氧树脂CER-107、有机钛环氧树脂670及有机硅硼改性环氧树脂中的一种或其中几种的组合。
3.根据权利要求1所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片，其特征在于所述胺类固化剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙胺基丙胺、间二甲苯二胺、醚胺、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、1,3-双(氨甲基)环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、三乙醇胺、双氰胺、聚酰胺200#、聚酰胺300#及T-31酚醛胺中的一种或其中几种的组合。
4.根据权利要求1所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片，其特征在于所述增韧剂为丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端氨基液体丁腈橡胶、橡胶粒子及聚砜中的一种或其中几种的组合。
5.根据权利要求1所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片，其特征在于所述无机填料为二氧化钛、二氧化硅、石棉、炭黑、高岭土及硅酸钙中的一种或其中几种的组合。
6.权利要求1所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法，其特征在于膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法按照以下步骤进行：
一、按重量份将20～48份环氧树脂、0～15份增韧剂和5～10份无机填料搅拌均匀，得到混合树脂；
二、将混合树脂和20～35重量份胺类固化剂充分混合均匀后，加入10～20重量份短切纤维搅拌10～15分钟，得到混合物；
三、将混合物通过模压或在胶膜机上辊压成型，得到厚度为0.3～3mm的膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片；
步骤二中所述短切纤维的长度为10±2mm，所述短切纤维为玻璃纤维、芳纶纤维或碳纤维。
7.根据权利要求6所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法，其特征在于步骤一中所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂E-54、双酚A型环氧树脂E-51、双酚A型环氧树脂E-44、双酚A型环氧树脂E-42、双酚A型环氧树脂E-35、双酚A型环氧树脂E-31、双酚A型环氧树脂E-20、双酚A型环氧树脂E-14、双酚A型环氧树脂E-12、双酚A型环氧树脂E-06、双酚A型环氧树脂E-04、双酚A型环氧树脂E-03、线型酚醛环氧树脂F-51、线型酚醛环氧树脂F-44、线型酚醛环氧树脂F-46、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、四溴双酚A型环氧树脂EX-28、间苯二酚二缩水甘油醚环氧树脂680#、665有机硅环氧树脂、脂环族环氧树脂CER-107、有机钛环氧树脂670及有机硅硼改性环氧树脂中的一种或其中几种的组合；
步骤一中所述的增韧剂为丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、端氨基液体丁腈橡胶、橡胶粒子及聚砜中的一种或其中几种的组合；
步骤一中所述的无机填料为二氧化钛、二氧化硅、石棉、炭黑、高岭土及硅酸钙中的一种或其中几种的组合。
8.根据权利要求6所述膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片的制备方法，其特征在于步骤二中所述胺类固化剂为二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、乙二胺、己二胺、二乙胺基丙胺、间二甲苯二胺、醚胺、N-氨乙基哌嗪、异佛尔酮二胺、1,3-双(氨甲基)环己烷、4,4’-二氨基二环己基甲烷、间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、三乙醇胺、双氰胺、聚酰胺200#、聚酰胺300#及T-31酚醛胺中的一种或其中几种的组合。
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2012
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