CN103113743A - 一种复合材料的树脂基体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于树脂基复合材料制备技术领域，涉及一种复合材料的树脂基体及其制备方法。本发明树脂基体的配方是，A组分为双马来酰亚胺；当A组B组分为烯类化合物；C组分低粘度环氧组分。本发明树脂基体的制备的步骤是：配料；制备预聚物；粉碎；混合。本发明实现了在大型复合材料制件制造和批量生产中使用常温加压成型工艺方法，提高了大型复合材料制件的成型质量。
Description
技术领域
本发明属于树脂基复合材料制备技术领域，涉及一种复合材料的树脂基体及其制备方法。
背景技术
在树脂基复合材料制件的质量检验项目中，孔隙率是关键的一项指标。因此，在复合材料制备的工艺流程中，排除树脂中含有的低分子挥发物、气体以及在预浸料铺贴过程中引入的气体，成为至关重要的工艺因素。树脂基复合材料的制备工艺流程通常分为：树脂合成，与纤维浸渍复合制成预浸料，固化成型复合材料制件。
在国内，目前复合材料树脂基体的合成工艺，通常采用组分原料全溶均相合成技术，合成的树脂基体粘度低、流动性好。目前国内的排除气泡方法是采用预吸胶工艺：升温后预浸料中树脂熔融，在较低粘度下，通过真空排除树脂中产生的气泡，然后施加外压以压实复合材料。预吸胶工艺的关键在于加压点时机的选择，要求是：在树脂凝胶之前加压，过早则气体来不及排出，树脂仍处于低粘度，容易导致气泡残留和树脂流失，出现复合材料孔隙和贫胶现象；过晚则树脂已凝胶，外加压力不能压实复合材料，容易出现复合材料疏松现象。因此，目前复合材料树脂基体的缺点是：加压点时机的选择困难，特别对于大型制件，容易出现加压过早或者过晚的问题，使复合材料制件的质量下降甚至报废。在实际生产中，经常发生因加压点时机问题而导致复合材料制件批量报废，该问题已经成为复合材料工业化推广应用需要解决的技术难题。
在国际上，已经出现了常温加压成型的大型复合材料制件的成型工艺，其主要步骤是：在室温下将铺叠好的构件封装，抽真空，直接施加外压（通常不小于0.2MPa），然后升温固化。常温加压成型工艺避免了选择加压点时机问题，适合于大型复合材料制件制造和批量生产。然而适合于常温加压成型工艺的树脂基体合成技术，在国外属于高度商业机密技术，未检索到国内外相应的树脂基体合成的公开文献。
发明内容
本发明的目的是：提出一种适用于常温加压成型复合材料的树脂基体及其制备方法，以便在大型复合材料制件制造和批量生产中使用常温加压成型工艺方法，提高大型复合材料制件的成型质量。
本发明的技术方案是：一种复合材料的树脂基体，其特征在于，它由A组分、B组分和C组分混合构成，A组分为双马来酰亚胺；B组分为烯类化合物；C组分为低粘度环氧组分；A组分、B组分和C组分的重量份比例为：A组分100份，B组分为50份～120份，C组分为5份～20份。
如上面所述复合材料树脂基体的制备方法，其特征在于，制备的步骤是：
1、配料：称取100份A组分原料，按重量比例称取B组分和C组分原料；
2、制备预聚物:从A组分中取出10%～50%作为A组分预聚原料，再从B组分中取出B组分预聚原料，B组分预聚原料的重量是A组分预聚原料重量的50%～120%，将A组分预聚原料和B组分预聚原料混合，加热升温至110℃～170℃，保温5min～50min，同时进行搅拌，然后冷却到室温，得到固体预聚物；
3、粉碎：将固体预聚物粉碎成颗粒，粒径为5μm～100μm；
4、混合：将剩余的A组分原料和B组分原料混合，然后升温至110℃～170℃，同时进行搅拌，停止加热，待温度降低到80℃～100℃时向混合物中固体预聚物颗粒和C组分，继续搅拌5min～20min后出料，完成树脂基体的制备。
本发明的优点是：提出了一种适用于常温加压成型复合材料的树脂基体及其制备方法，实现了在大型复合材料制件制造和批量生产中使用常温加压成型工艺方法，提高了大型复合材料制件的成型质量。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。如上面所述复合材料树脂基体的制备方法，其特征在于，制备的步骤是：
1、配料：称取100份A组分原料，按重量比例称取B组分和C组分原料；
2、制备预聚物:从A组分中取出10%～50%作为A组分预聚原料，再从B组分中取出B组分预聚原料，B组分预聚原料的重量是A组分预聚原料重量的50%～120%，将A组分预聚原料和B组分预聚原料混合，加热升温至110℃～170℃，保温5min～50min，同时进行搅拌，然后冷却到室温，得到固体预聚物；
3、粉碎：将固体预聚物粉碎成颗粒，粒径为5μm～100μm；
4、混合：将剩余的A组分原料和B组分原料混合，然后升温至110℃～170℃，同时进行搅拌，停止加热，待温度降低到80℃～100℃时向混合物中固体预聚物颗粒和C组分，继续搅拌5min～20min后出料，完成树脂基体的制备。
本发明的工作原理是：
在固化升温过程中，树脂将经历以下几个阶段：固液共存阶段，起始，树脂主体组分随温度升高而达到熔融状态，颗粒组分则仍保留固体状态，随温度继续升高，树脂粘度逐渐增加，接近凝胶状态；熔融阶段，温度继续升高，颗粒组分也逐渐融解在树脂中，树脂达到凝胶状态；固化阶段，温度升高，树脂发生发应，至固化完成。
在复合材料固化成型过程中，气泡排除阶段主要在树脂的固液共存阶段，此时树脂粘度低，树脂及预浸料中夹杂的气体会随温度上升而膨胀，产生的细微气泡向外扩张，而树脂中均匀分布的细微固体颗粒，可以阻止细微气泡产生后的汇聚并扩大，同时，还可将树脂产生的气泡进行消融，气体组分最终以分子状态分散在树脂中；随温度继续升高，树脂进入熔融状态，颗粒融解，树脂粘度明显增加，在此阶段，气泡难以形成和扩大。
采用上述合成工艺制备的树脂制备树脂基复合材料时，可以实现常温加压的复合材料成型工艺：在室温下将铺叠好的构件封装，抽真空，直接施加外压（通常不小于0.2MPa），然后升温固化。
实施例1
取100g4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、50二烯丙基双酚A，加入反应瓶中，升温至160℃，反应10min后，冷却至室温，得到固体预聚物。
将固体预聚物粉碎成颗粒，粒径为5μm～100μm。
取900g4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、450g二烯丙基双酚A，加入反应瓶中，升温至160℃，搅拌至溶液透明后，降温至100℃，加入固体预聚物颗粒和50g85#环氧树脂,搅拌15min，得到双马来酰亚胺树脂基体。
实施例2
取500g4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、600二烯丙基双酚A，加入反应瓶中，升温至120℃，反应40min后，冷却至室温，得到固体预聚物。
将固体预聚物粉碎成颗粒，粒径为5μm～100μm。
取500g4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、600g二烯丙基双酚A，加入反应瓶中，升温至120℃，搅拌至溶液透明后，降温至80℃，加入固体预聚物颗粒和200g85#环氧树脂,搅拌15min，得到双马来酰亚胺树脂基体。
实施例3
取300g4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、300g二烯丙基双酚A，加入反应瓶中，升温至140℃，反应30min后，冷却至室温，得到固体预聚物。
将固体预聚物粉碎成颗粒，粒径为5μm～100μm。
取700g4，4’-双马来酰亚胺二苯甲烷、700g二烯丙基双酚A，加入反应瓶中，升温至140℃，搅拌至溶液透明后，降温至90℃，加入固体预聚物颗粒和150g85#环氧树脂,搅拌15min，得到双马来酰亚胺树脂基体。
Claims (2)
1.一种复合材料的树脂基体，其特征在于，它由A组分、B组分和C组分混合构成，A组分为双马来酰亚胺；B组分为烯类化合物；C组分为低粘度环氧组分；A组分、B组分和C组分的重量份比例为：A组分100份，B组分为50份～120份，C组分为5份～20份。
2.制备如权利要求1所述复合材料树脂基体的方法，其特征在于，制备的步骤是：
2.1、配料：称取100份A组分原料，按重量比例称取B组分和C组分原料；
2.2、制备预聚物:从A组分中取出10%～50%作为A组分预聚原料，再从B组分中取出B组分预聚原料，B组分预聚原料的重量是A组分预聚原料重量的50%～120%，将A组分预聚原料和B组分预聚原料混合，加热升温至110℃～170℃，保温5min～50min，同时进行搅拌，然后冷却到室温，得到固体预聚物；
2.3、粉碎：将固体预聚物粉碎成颗粒，粒径为5μm～100μm；
2.4、混合：将剩余的A组分原料和B组分原料混合，然后升温至110℃～170℃，同时进行搅拌，停止加热，待温度降低到80℃～100℃时向混合物中固体预聚物颗粒和C组分，继续搅拌5min～20min后出料，完成树脂基体的制备。
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