CN104387565A

CN104387565A - 一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法

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Publication number: CN104387565A
Application number: CN201410655209.1A
Authority: CN
Inventors: 俞小东
Original assignee: SUZHOU SUYUE NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: SUZHOU SUYUE NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-11-17
Filing date: 2014-11-17
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明涉及一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法。本发明的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系包含环氧树脂体系和固化体系，其中环氧树脂体系包含液体双酚A型环氧树脂与固体双酚A型环氧树脂，固化体系为超细的潜伏性双氰胺固化剂。本发明制备的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系在加工温度时的粘度足够低，以便树脂能充分浸润纤维束中的每根单丝，使纤维与基体界面间在加工过程中获得较强的粘接性。本发明的产品不仅制造成本低储存时间长，而且是在较高成型温度下能快速固化的预浸料用环氧树脂。

Description

一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法，特别是涉及一种中温热融碳纤维预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法。

背景技术

预浸料是制备复合材料的中间基材，预浸料的质量直接影响到复合材料构件的质量，除自身具有优良的粘接性能外还应具有良好的韧性和模量，并且在非纤维方向特性优良。预浸料通常在室温储存过程中会发生物理化学变化，储存期较短。为了延长储存期，不得不采取低温运输和储存，从而大幅提高了复合材料的制造成本。碳纤维预浸料是由环氧树脂、固化体系与碳纤维组成的复合体系组成的，其中树脂体系应呈B阶段的未固化状态。

目前，市面上的碳纤维预浸料，大都均是采用溶液浸渍法，该结构有以下缺点：首先是污染环境，因大都采用有机溶剂，易挥发，容易发生安全事故；其次是浸渍时无法控制树脂基体的含量；再次是溶剂法浸渍生产效率低下。

热熔法碳纤维预浸料的树脂体系一般要求熔融温度较低，且熔融后具有较低的粘度，因此树脂体系在加工温度时的粘度应足够低，以便树脂能充分浸润纤维束中的每根单丝，使纤维与基体界面间在加工过程中获得较强的粘接性，但为了提高粘接性的保持力，使碳纤维预浸料在贮存过程中不流延，要提高常温或低温下的树脂体系的粘度。

综上，目前需要一种不仅制造成本低储存时间长，而且在较高成型温度下能快速固化的预浸料用环氧树脂。

发明内容

本发明的目的在于，通过改进环氧树脂和固化剂的成分和使用剂量，并根据环氧树脂和固化剂的复合体系的特点优化制备工艺，提供一种熔融温度较低且熔融后具有较低粘度的环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法。

为实现上述发明目的，本发明所提供的技术方案是：

一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系，包含环氧树脂体系和固化体系，其中环氧树脂体系包含液体双酚A型环氧树脂与固体双酚A型环氧树脂，固化体系为超细的潜伏性双氰胺固化剂。

进一步地，本发明的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系由如下重量百分比的组分组成：环氧树脂E-51：20-25％、环氧树脂E-44：15-20％、环氧树脂E-20：45-50％、超细双氰胺固化剂：5-8％、促进剂：1-1.5％、增稠剂：0.5-1％。

进一步地，本发明的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系由如下重量百分比的组分组成：环氧树脂E-51：23％、环氧树脂E-44：20％、环氧树脂E-20：48％、超细双氰胺固化剂：7％、促进剂：1.25％、增稠剂：0.75％。

一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系的制备方法，具有以下步骤：

1)按重量比将环氧树脂E-51、环氧树脂E-44、环氧树脂E-20放入120℃烘箱中预热，得到液体环氧树脂混合物；

2)从步骤1中分别取少量液体环氧树脂混合物，与按重量比称取的超细双氰胺固化剂和促进剂混合，并放入混料机中搅拌混合，制成树脂糊；

3)将步骤2)得到的树脂糊在三辊研磨机上研磨，作为固化剂和促进剂母料；

4)将预热的各组分环氧树脂放入反应釜中搅拌，并真空除泡，同时降温到75℃；

5)待步骤4中的环氧树脂混合物温度降到65-72℃时，加入步骤2中研磨后的固化剂和促进剂母料，再按重量比加入增稠剂，于反应釜中高速混合，同时强力真空去除气泡，制得环氧树脂和固化剂的复合体系；

6)将制得的环氧树脂和固化剂的复合体系通过压料机分别流入托盘分装，放在室温下自然冷却，包装成成品。

进一步地，其中步骤1)中的预热温度为7-10小时；步骤2)中的搅拌时间为25分钟至45分钟；步骤5)中高速混合的时间为20-30分钟。

进一步地，其中步骤1)中的预热温度为8小时；步骤2)中的搅拌时间为30分钟；步骤5)中高速混合的时间为25分钟。

采用上述技术方案，本发明的有益效果有：

1、本发明提供了一种环氧树脂和固化剂的复合体系及其制备方法，其产品可以在室温下储存3个月以上，并且可以在较高成型温度如中温(125±5℃)时能够快速融化。

2、本发明制备的环氧树脂和固化剂的复合体系在加工温度时的粘度足够低，以便树脂能充分浸润纤维束中的每根单丝，使纤维与基体界面间在加工过程中获得较强的粘接性，从而提高碳纤维预浸料的粘接性、韧性和模量，并提高非纤维方向的特性。

3、本发明的环氧树脂是采用液体双酚A型环氧树脂与固体双酚A型环氧树脂并用的组合，而固化体系则采用超细的潜伏性双氰胺固化剂，因为双氰胺的相对密度大于环氧树脂，所以双氰胺的粒径大小与固化速度有着密切的关系。通过采用超细的双氰胺可以满足降低固化体系温度，提高固化速率。

附图说明

图1是本发明的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：20wt％，E-44：20wt％，E-20：50wt％，超细双氰胺固化剂：8wt％，促进剂：1.5wt％，增稠剂：0.5wt％准备原料。

按重量比将E-51、E-44、E-20放入120℃烘箱中预热，预热时间为7小时。

第二步制糊工序：取少量预热后的液体环氧树脂，与按重量比称取的超细双氰胺固化剂和促进剂混合，并放入混料机中搅拌混合，搅拌时间为25分钟，分别制成树脂糊，分别将上述树脂糊在三辊研磨机上研磨二至三遍，制成固化剂和促进剂母料。

第三步混料工序：将预热的各组分环氧树脂放入反应釜中搅拌，并真空除泡，同时降温到75℃。

当环氧树脂温度降到65-72℃时，加入上述研磨后的固化剂和促进剂母料，并按重量比加入增稠剂，于反应釜中高速混合20分钟，同时强力真空去除气泡，制得环氧树脂和固化剂的复合体系。

将混好的树脂在压料机作用分别流入托盘，按5kg一块，然后放在室温自然冷却后，按一纸箱6块(30kg)包装，制得成品。

实施例2环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：25wt％，E-44：20 wt％，E-20：45wt％，超细双氰胺固化剂：8wt％，促进剂：1wt％，增稠剂：1wt％准备原料。

按重量比将E-51、E-44、E-20放入120℃烘箱中预热，预热时间为10小时。

第二步制糊工序：取少量预热后的液体环氧树脂，与按重量比称取的超细双氰胺固化剂和促进剂混合，并放入混料机中搅拌混合，搅拌时间为45分钟，分别制成树脂糊。分别将上述树脂糊在三辊研磨机上研磨二至三遍，制成固化剂和促进剂母料。

当环氧树脂温度降到65-72℃时，加入上述研磨后的固化剂和促进剂母料，并按重量比加入增稠剂，于反应釜中高速混合30分钟，同时强力真空去除气泡，制得环氧树脂和固化剂的复合体系。

实施例3环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：23wt％，E-44：20 wt％，E-20：48wt％，超细双氰胺固化剂：7wt％，促进剂：1.25wt％，增稠剂：0.75 wt％准备原料。

按重量比将E-51、E-44、E-20放入120℃烘箱中预热，预热时间为8小时。

第二步制糊工序：取少量预热后的液体环氧树脂，与按重量比称取的超细双氰胺固化剂和促进剂混合，并放入混料机中搅拌混合，搅拌时间为30分钟，分别制成树脂糊。

分别将上述树脂糊在三辊研磨机上研磨二至三遍，制成固化剂和促进剂母料。

当环氧树脂温度降到65-72℃时，加入上述研磨后的固化剂和促进剂母料，并按重量比加入增稠剂，于反应釜中高速混合25分钟，同时强力真空去除气泡，制得环氧树脂和固化剂的复合体系。

实施例4环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：24wt％，E-44：16wt％，E-20：49wt％，超细双氰胺固化剂：6wt％，促进剂：1.3wt％，增稠剂：0.6wt％准备原料。

实施例5环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：23wt％，E-44：17wt％，E-20：48wt％，超细双氰胺固化剂：6.5wt％，促进剂：1.25wt％，增稠剂：0.7wt％准备原料。

实施例6环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：25wt％，E-44：15wt％，E-20：50wt％，超细双氰胺固化剂：8wt％，促进剂：1.5wt％，增稠剂：0.5wt％准备原料。

实施例7环氧树脂和固化剂的复合体系的制备

第一步称量工序：按照重量比为E-15：25wt％，E-44：20wt％，E-20：48wt％，超细双氰胺固化剂：5wt％，促进剂：1.5wt％，增稠剂：0.5wt％准备原料。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系，其特征在于，包含环氧树脂体系和固化体系，其中环氧树脂体系包含液体双酚A型环氧树脂与固体双酚A型环氧树脂，固化体系为超细的潜伏性双氰胺固化剂。

2.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：环氧树脂E-51：20-25％、环氧树脂E-44：15-20％、环氧树脂E-20：45-50％、超细双氰胺固化剂：5-8％、促进剂：1-1.5％、增稠剂：0.5-1％。

3.根据权利要求2所述的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系，其特征在于，由如下重量百分比的组分组成：环氧树脂E-51：23％、环氧树脂E-44：20％、环氧树脂E-20：48％、超细双氰胺固化剂：7％、促进剂：1.25％、增稠剂：0.75％。

4.一种上述权利要求任一项所述的预浸料用环氧树脂和固化剂的复合体系的制备方法，其特征在于，具有以下步骤：

3)将步骤2)得到的树脂糊在三辊研磨机上研磨，制成固化剂和促进剂母料；

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其中步骤1)中的预热温度为7-10小时；步骤2)中的搅拌时间为25分钟至45分钟；步骤5)中高速混合的时间为20-30分钟。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其中步骤1)中的预热温度为8小时；步骤2)中的搅拌时间为30分钟；步骤5)中高速混合的时间为25分钟。