CN104987673A - 一种预浸料用环氧树脂组合物、碳纤维预浸料及碳纤维复合材料 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种预浸料用环氧树脂组合物，包括：环氧树脂、改性环氧树脂和固化剂；所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种。本发明采用液态橡胶对环氧树脂基体改性，提高了以环氧树脂为基体的体系与碳纤维材料的界面结合力，进一步提高纤维的力学性能。本发明还提供了一种碳纤维预浸料和碳纤维复合材料，本发明提供的碳纤维复合材料的0°(或径向)拉伸强度为2.4GPa，弯曲强度为1320MPa，平面剪切强度为70.3MPa。

Description

一种预浸料用环氧树脂组合物、碳纤维预浸料及碳纤维复合材料

技术领域

本发明属于纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种预浸料用环氧树脂组合物、碳纤维预浸料基碳纤维复合材料。

背景技术

预浸料是树脂基体浸渍连续纤维或织物后制成的树脂基体与增强纤维的组合物，是生产复合材料的中间材料。与直接成型工艺相比，采用预浸料生产的复合材料的树脂含量更精确，因而制品质量更稳定，是目前国内外复合材料制造企业优先选用的成型工艺。

目前，用作增强纤维的主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维等，其中，碳纤维复合材料具有高的比强度、比模量、抗腐蚀、耐摩擦、耐疲劳、热膨胀系数小、导电性能优异、热力学性能优良等特点，在众多增强纤维材料中具有较为广泛的应用。

基体树脂主要包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂等，其中环氧树脂由于具有良好的力学性能、介电性能、耐腐蚀性、粘接性、浸润性以及低固化收缩率和适中的价格，已成为树脂基复合材料中最常用的基体树脂。特别是在以碳纤维为中心的复合材料领域中，环氧树脂多被用作基体树脂。

在以环氧树脂为主要原料的预浸料中，为改善其所制备复合材料的抗冲击性，通常采用液态端羧基丁腈橡胶(CTBN)增韧，也有采用固态CTBN进一步降低预浸料的树脂流动度，但是，橡胶加入后环氧树脂体系粘度增大，导致环氧树脂预浸料对增强纤维的浸润性变差，影响了增强纤维与树脂的界面结合能力，进一步导致增强纤维复合材料的力学性能较差。

发明内容

本发明提供了一种预浸料用环氧树脂组合物、碳纤维预浸料及碳纤维复合材料，本发明提供的环氧树脂组合物与纤维之间的浸润性能较好。

本发明提供一种预浸料用环氧树脂组合物，包括：环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂；

所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型缩水甘油环氧树脂和混合型环氧树脂。

优选的，所述改性环氧树脂包括苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、端羧基液体橡胶改性环氧树脂和纳米材料改性环氧树脂中的一种或几种。

优选的，所述苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂由苯酐聚酯多元醇与环氧树脂反应得到；

所述苯酐聚酯多元醇由苯酐和多元醇经催化反应制得；

所述多元醇包括乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、季戊四醇、1,4丁二醇、1，3丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇中的一种或几种；

所述端羧基液体橡胶改性环氧树脂包括端羧基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂、端羧基聚异戊二烯液体橡胶改性环氧树脂和端羧基聚丁腈液体橡胶改性环氧树脂中的一种或几种；

所述纳米材料改性环氧树脂包括碳纳米管改性环氧树脂和/或纳米二氧化钛改性环氧树脂。

优选的，所述固化剂包括芳香胺类固化剂、聚醚胺类固化剂、尿素、双氰胺和多元羧酸酐固化剂中的一种或几种。

优选的，所述环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂的质量比为100：(5～20)：(5～20)(40～60)。

优选的，所述液体橡胶与所述环氧树脂的质量比为(8～15)：100。

本发明提供一种碳纤维预浸料，包括碳纤维材料和环氧树脂基体；

所述环氧树脂基体为上述预浸料用环氧树脂组合物。

本发明提供一种碳纤维复合材料，由上述碳纤维预浸料经固化得到。

本发明提供一种预浸料用环氧树脂组合物，包括：环氧树脂、改性环氧树脂、液态橡胶和固化剂；所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种。本发明提供的环氧树脂组合物中添加液态橡胶对环氧树脂基体进行改性，提高了以环氧树脂为基体的体系与纤维的界面结合力，尤其是与碳纤维材料的界面结合力，进一步提高的纤维的力学性能。

本发明还提供了一种碳纤维预浸料，包括碳纤维材料和上述环氧树脂组合物，本发明提供的碳纤维预浸料经固化后得到碳纤维复合材料，该碳纤维复合材料具有良好的力学性能，实验结果表明，本发明提供的碳纤维复合材料的0°(或径向)拉伸强度为2.4GPa，弯曲强度为1320MPa，平面剪切强度为70.3MPa。

具体实施方式

本发明提供了一种预浸料用环氧树脂组合物，包括：环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂；

所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种。

本发明提供的预浸料用环氧树脂组合物与纤维材料具有较好的界面结合力，能够进一步提高预浸料的力学性能。

本发明提供的环氧树脂组合物包括环氧树脂，所述环氧树脂优选包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型缩水甘油环氧树脂和混合型环氧树脂。

双酚A(即二酚基丙烷)型环氧树脂原材料易得、成本最低、用途广，主要缺点是耐热性和韧性不高，耐湿热性和耐候性差。

双酚F型环氧树脂特点是黏度小，对纤维的浸渍性好，但耐热性稍低。

多酚型缩水甘油醚环氧树脂是一类多官能团环氧树脂，分子中含有两个以上的环氧基，因此固化物的交联密度大，具有优良的耐热性、强度模量、耐水耐腐蚀性。

脂肪族缩水甘油醚环氧树脂分子结构里没有苯环、脂环和杂环等，绝大多数粘度较小，属于长链型分子，因此富余柔韧性，但其耐热性较差。

缩水甘油酯型环氧树脂主要特点黏度小、反应活性大、与其他环氧树脂相容性好、由于分子中不含酚氧基因此耐候性优于双酚A型环氧树脂，耐水耐酸碱较差。

缩水甘油胺型环氧树脂粘度低、活性高、交联密度大、耐热高、粘结力强，缺点是储存期短。

环氧化烯烃化合物，分为脂环族环氧树脂与脂肪族环氧化烯烃化合物，黏度小、作为环氧稀释剂。

杂环型环氧树脂，如三聚氰酸环氧树脂、海因(五元二氮杂环)环氧树脂，极性很强粘度低，对玻纤碳纤及填料有很好的润湿性能和粘结力。

混合型环氧树脂是一类在其分子中同时含有两种不同类型环氧基的环氧树脂。

在本发明中，上述环氧树脂可具体分为刚性环氧树脂和柔性环氧树脂，本发明优选将所述刚性环氧树脂和柔性环氧树脂搭配使用，以提高预浸料的力学性能。大致上可以认为双酚A型、双酚F型、多酚型及缩水甘油胺型环氧树脂和杂环型环氧树脂具备刚性环氧树脂的特性；而脂肪族缩水甘油醚型环氧树脂分子结构里没有苯环脂环和杂环等属于长链型分子因此富余柔韧性，从而将其归类为柔性环氧树脂树脂。具体的，在本发明的实施例中，所述刚性环氧树脂可具体采用中国化工集团公司生产E51、E54、860L、F51、F55、F44等牌号的环氧树脂；所述柔性环氧树脂可采用中国化工集团公司生产的622、623、661、H353等牌号的环氧树脂。

本发明提供的环氧树脂组合物包括改性环氧树脂，所述改性环氧树脂包括苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、液体橡胶改性环氧树脂和纳米材料改性环氧树脂中的一种或几种。

在本发明中，所述苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂由苯酐聚酯多元醇与环氧树脂反应得到，所述苯酐聚酯多元醇由苯酐和多元醇经催化反应得到，所述与苯酐反应的多元醇优选包括乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、季戊四醇、1,4丁二醇、1，3丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇中的一种或几种。如，苯酐二乙二醇与环氧树脂反应生成苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂，如式1所示：

  式1。

在本发明中，所述苯酐聚酯多元醇与环氧树脂的反应，以及苯酐和多元醇的催化反应均为本领域技术人员熟知的方法。具体的，在本发明的实施例中，可使用苯酐聚酯多元醇RAYNOL-3152(南京金陵斯泰潘化学有限公司)，1mol，NDI(1,5-萘二异氰酸酯)2mol，于三口烧瓶中N₂保护下加热80℃反应2小时后加入2mol环氧树酯F-51，分散均匀形成均一液体，得到苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂。

在本发明中，所述含活泼氢的化合物与异氰酸酯反应形成端-NCO封端的聚氨酯预聚体，该聚氨酯预聚体与环氧树脂中的-OH反应形成聚氨酯改性环氧树脂。

在本发明中，所述含活泼氢的化合物优选包括聚酯多元醇、聚醚多元醇、苯酐聚酯多元醇、端羟基聚丁二烯、端羟基聚异戊二烯、端羟基聚丁腈橡胶和氨基聚醚中的一种或几种；所述异氰酸酯优选采用MDI(二苯基甲烷二异氰酸酯)、TDI(甲苯二异氰酸酯)、HDI(1,6-己二异氰酸酯)、IPDI(异佛尔酮二异氰酸酯I)、NDI(1,5-二萘异氰酸酯)、HMDI(4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯)中的一种或几种，或者以其中一种或多种进行三聚或者多聚得到的聚合物，或者进行过改性的异氰酸酯。

本发明采用上述含活泼氢的化合物中的一种或多种与异氰酸酯反应形成端异氰酸酯(-NCO)封端的聚氨酯预聚体。如，可采用端羟基聚丁二烯液体橡胶与异氰酸酯反应形成预聚体。在本发明中，所述含活泼氢的化合物和异氰酸酯的反应，以及聚氨酯预聚体与环氧树脂的反应均为本领域技术人员熟知的方法。

在本发明中，所述端羧基液体橡胶改性环氧树脂优选包括端羧基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂、端羧基聚异戊二烯液体橡胶改性环氧树脂和端羧基聚丁腈液体橡胶改性环氧树脂中的一种或几种。本发明对所述端羧基液体橡胶改性环氧树脂的来源没有特殊的限制。具体的，在本发明的实施例中，可采用端羧基液体聚丁腈橡胶(CTBN)接枝到环氧树脂，通过端羧基与环氧基反应形成端羧基液体聚丁腈橡胶改性环氧树脂，本发明优选将环氧树脂E51：CTBN＝6:1(质量比)在反应温度220℃下反应2小时制得。

在本发明中，所述纳米材料改性环氧树脂优选包括碳纳米管改性环氧树脂和/或纳米二氧化钛改性环氧树脂，所述碳纳米管优选采用多壁碳纳米管，本发明优选将多壁碳纳米管采用技术领域公知的方式经过酸化处理或者超声分散进入环氧树脂体系，以原位聚合方式对所述环氧树脂进行改性，所述碳纳米管的添加量优选为环氧树脂质量的0.1～10％，更优选为1～8％；所述二氧化钛是经过表面修饰后的二氧化钛，二氧化钛表面修饰经过硅烷偶联剂处理，所述的硅烷偶联剂采用南京曙光化工集团有限公司生产的KH550、KH540、KH560、KH590、KH580等牌号；使用上述硅烷偶联剂的一种或几种通过公知的方法对二氧化钛表面进行处理。所述经表面处理的二氧化钛的添加量优选为环氧树脂质量的0.5～5％，更优选为1～3％。

在本发明中，所述环氧树脂组合物包括固化剂，所述固化剂优选包括芳香胺类固化剂、聚醚胺类固化剂、尿素、双氰胺和多元羧酸酐固化剂中的一种或几种，更优选包括甲基四氢苯酐、四氢苯酐、邻苯二甲酸酐、顺酐、均苯四甲酸二酐、间苯二胺、间苯二甲胺、4,4二胺基二苯基甲烷、4，4-二胺基二苯砜、聚醚胺D-400、聚醚胺D403、聚醚胺D2000、聚醚胺T-5000、尿素和双氰胺中的一种或几种。

在本发明中，所述环氧树脂组合物包括液体橡胶，所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种，其中，所述聚氨酯改性液体橡胶为聚酯多元醇、聚醚多元醇或端羟基液体橡胶与异氰酸酯反应制得，所述聚氨酯改性液体橡胶的制备方法为本领域技术人员熟知的方法。在本发明中，在所述环氧树脂组合物中添加一定量的液体橡胶，能够起到固化剂的作用，并同时具有增韧的作用。在本发明中，所述液体橡胶与所述环氧树脂的质量比优选为(5～20)：100，更优选为(10～15)：100。

在本发明中，所述环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂的质量比优选为100：(5～20)：(5～20)：(40～60)，更优选为100：(10～15)：(10～15)：(45～55)。

本发明优选将环氧树脂、改性环氧树脂和固化剂按照上述质量比混合后分散均匀，即得到预浸料用环氧树脂组合物，更优选将环氧树脂、液体橡胶、改性环氧树脂和固化剂按照上述质量比混合后分散均匀，得到预浸料用环氧树脂组合物。

本发明还提供了一种碳纤维预浸料，包括碳纤维材料和环氧树脂基体；

所述环氧树脂基体为上述技术方案所述的预浸料用环氧树脂组合物。

在本发明中，所述碳纤维材料为本领域技术人员常用的碳纤维材料即可；所述环氧树脂基体为上述技术方案中所述的预浸料用环氧树脂组合物，在此不再赘述。在本发明中，所述环氧树脂基体中的环氧树脂在所述碳纤维材料中的质量分数优选为25～55％，更优选为30～50％，最优选为35～45％。

本发明优选将预浸料用环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后采用热熔法，将所述环氧树脂组合物加热熔融后浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料。所述热熔法基本工艺条件控制如下：涂胶辊温度控制在30～100℃；优选80℃；预浸料树脂含量控制在30～50％，优选40％。生产速度控制在1m/min～10m/min，优选4～6m/min。

本发明还提供了一种碳纤维复合材料，由上述技术方案中的碳纤维预浸料经固化得到。得到碳纤维预浸料后，本发明优选将所述碳纤维预浸料放入模具中，在模压机中165℃固化60min，得到碳纤维复合材料。本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能，结果表明，本发明得到的碳纤维复合材料的0°(或径向)拉伸强度为2.4GPa，0°(或径向)拉伸弹性模量为123GPa，90°(或纬向)拉伸强度为45MPa，90°(或纬向)拉伸弹性模量为8.47GPa。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的弯曲强度，结果表明，本发明得到的碳纤维复合材料的0°(或径向)弯曲强度为1320MPa。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的压缩强度，结果表明，本发明得到的碳纤维复合材料的0°(或径向)压缩强度为901MPa。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的平面剪切强度，结果表明，本发明提供的碳纤维复合材料的平面剪切强度为70.3MPa。

本发明提供一种预浸料用环氧树脂组合物，包括：环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂；所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种。本发明提供的环氧树脂组合物中添加液态橡胶对环氧树脂基体进行改性，提高了以环氧树脂为基体的体系与纤维的界面结合力，尤其是与碳纤维材料的界面结合力，进一步提高的纤维的力学性能。

本发明还提供了一种碳纤维预浸料和碳纤维复合材料，所述碳纤维预浸料包括碳纤维材料和上述环氧树脂组合物，本发明提供的碳纤维复合材料具有良好的力学性能，实验结果表明，本发明提供的碳纤维预浸料的0°(或径向)拉伸强度为2.4GPa，弯曲强度为1320MPa，平面剪切强度为70.3MPa。

为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种预浸料用环氧树脂组合物、碳纤维预浸料及碳纤维复合材料进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。

在以下实施例中，环氧树脂E-51和环氧树脂F-51购自蓝星新材料无锡树脂厂；聚醚胺D-2000和聚醚胺D-400购自巴斯夫化学公司。碳纤维材料采用TORAY产品T700S/24K；多壁碳纳米管购自中国科学院成都有机化学有限公司TNNF6，纳米二氧化钛购自日本石原公司。

在以下实施例中，改性环氧树脂为自制纳米材料改性环氧树脂，所述纳米材料改性环氧树脂是指利用多壁碳纳米管与纳米二氧化钛改性环氧树脂。具体方法为称量一定量硅烷偶联剂KH550加入蒸馏水中配制为浓度1％的水溶液；将100克纳米二氧化钛投入到100克上述KH550水溶液中分散均匀然后100℃烘干研磨后；将烘干后二氧化钛称量10克与E54环氧树脂1000克及10克酸化处理后的多壁碳纳米管共同加热至100℃分散反应3小时，通过原位聚合的方式制备了纳米材料改性环氧树脂。

在以下实施例中，芳香胺类固化剂采用蓝星化学公司生产的5113牌号改性芳香胺固化剂。

实施例1

将100g环氧树脂E-51倒入可调速分散机中，依次加入10g端羧基聚丁腈液体橡胶、10g改性环氧树脂、10g双氰胺搅拌分散均匀，然后再加入35g芳香胺类固化剂分散30min，得到环氧树脂组合物；

将制得的环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后将环氧树脂组合物加热熔融浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料，预浸料中环氧树脂含量为50％。

将碳纤维预浸料在模压机中165℃固化60min，制得碳纤维复合材料。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能、弯曲强度、压缩强度和平面剪切强度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据。

实施例2

将100g环氧树脂E-51倒入可调速分散机中，依次加入10g端羧基聚丁腈液体橡胶、10g改性环氧树脂、10g双氰胺搅拌分散均匀，然后再加入30g聚醚胺D-2000和15g聚醚胺D-400分散30min，得到环氧树脂组合物；

将制得的环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后将环氧树脂组合物加热熔融浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料，预浸料中环氧树脂含量为30％。

将碳纤维预浸料在模压机中165℃固化60min，制得碳纤维复合材料。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能、弯曲强度、压缩强度和平面剪切强度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据。

实施例3

将70g环氧树脂E-51和30g环氧树脂F-51倒入可调速分散机中，依次加入10g端羧基聚丁腈液体橡胶、10g改性环氧树脂、10g双氰胺搅拌分散均匀，然后再加入30g聚醚胺D-2000和15g聚醚胺D-400分散30min，得到环氧树脂组合物；

将制得的环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后将环氧树脂组合物加热熔融浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料，预浸料中环氧树脂含量为35％。

将碳纤维预浸料在模压机中165℃固化60min，制得碳纤维复合材料。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能、弯曲强度、压缩强度和平面剪切强度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据。

实施例4

将70g环氧树脂E-51和30g环氧树脂F-51倒入可调速分散机中，依次加入10g聚氨酯改性液体橡胶、10g改性环氧树脂、10g双氰胺搅拌分散均匀，然后再加入30g聚醚胺D-2000和15g聚醚胺D-400分散30min，得到环氧树脂组合物；

将制得的环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后将环氧树脂组合物加热熔融浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料，预浸料中环氧树脂含量为45％。

将碳纤维预浸料在模压机中165℃固化60min，制得碳纤维复合材料。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能、弯曲强度、压缩强度和平面剪切强度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据。

比较例1

将100g环氧树脂E-51倒入可调速分散机中，依次加入10g双氰胺搅拌分散均匀，然后再加入35g芳香胺类固化剂分散30min，得到环氧树脂组合物；

将制得的环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后将环氧树脂组合物加热熔融浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料，预浸料中环氧树脂含量为45％。

将碳纤维预浸料在模压机中165℃固化60min，制得碳纤维复合材料。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能、弯曲强度、压缩强度和平面剪切强度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据。

比较例2

将70g环氧树脂E-51和30g环氧树脂F-51倒入可调速分散机中，依次加入10g聚氨酯改性液体橡胶、10g双氰胺搅拌分散均匀，然后再加入30g聚醚胺D-2000和15g聚醚胺D-400分散30min，得到环氧树脂组合物；

将制得的环氧树脂组合物均匀涂覆在离型纸上，然后将环氧树脂组合物加热熔融浸渍碳纤维材料，得到碳纤维预浸料，预浸料中环氧树脂含量为45％。

将碳纤维预浸料在模压机中165℃固化60min，制得碳纤维复合材料。

本发明按照《GB/T 28461—2012碳纤维预浸料标准》测试了碳纤维复合材料的拉伸性能、弯曲强度、压缩强度和平面剪切强度，结果如表1所示，表1为本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据。

表1本发明实施例1～4和比较例1～2得到的碳纤维复合材料的性能数据

由表1可以看出，本发明提供的环氧树脂组合物与碳纤维材料复合后得到的碳纤维复合材料平面剪切强度较高，并且其他的综合性能也都较好，说明本发明提供的环氧树脂组合物与纤维的界面结合力较好，浸润性较好。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种预浸料用环氧树脂组合物，包括：环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂；

所述液体橡胶包括端羧基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁腈液体橡胶、端羟基聚丁二烯液体橡胶、端羧基聚丁二烯液体橡胶、端羟基聚异戊二烯液体橡胶、端羧基聚异戊二烯液体橡胶、聚氨酯改性液体橡胶、液体硅橡胶和液体聚硫橡胶中的一种或几种。

2.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂包括双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂、环氧化烯烃化合物、杂环型缩水甘油环氧树脂和混合型环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂组合物，其特征在于，所述改性环氧树脂包括苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、端羧基液体橡胶改性环氧树脂和纳米材料改性环氧树脂中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂组合物，其特征在于，所述苯酐聚酯多元醇改性环氧树脂由苯酐聚酯多元醇与环氧树脂反应得到；

所述苯酐聚酯多元醇由苯酐和多元醇经催化反应制得；

所述多元醇包括乙二醇、一缩二乙二醇、丙三醇、季戊四醇、1,4丁二醇、1，3丁二醇、戊二醇、己二醇、庚二醇、辛二醇、壬二醇、癸二醇中的一种或几种；

所述端羧基液体橡胶改性环氧树脂包括端羧基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂、端羧基聚异戊二烯液体橡胶改性环氧树脂和端羧基聚丁腈液体橡胶改性环氧树脂中的一种或几种；

所述纳米材料改性环氧树脂包括碳纳米管改性环氧树脂和/或纳米二氧化钛改性环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂组合物，其特征在于，所述固化剂包括芳香胺类固化剂、聚醚胺类固化剂、尿素、双氰胺和多元羧酸酐固化剂中的一种或几种。

6.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂组合物，其特征在于，所述环氧树脂、改性环氧树脂、液体橡胶和固化剂的质量比为100：(5～20)：(5～20)(40～60)。

7.根据权利要求1所述的预浸料用环氧树脂组合物，其特征在于，所述液体橡胶与所述环氧树脂的质量比为(10～15)：100。

8.一种碳纤维预浸料，包括碳纤维材料和环氧树脂基体；

所述环氧树脂基体为权利要求1～7任意一项所述的预浸料用环氧树脂组合物。

9.一种碳纤维复合材料，由碳纤维预浸料经固化得到，所述碳纤维预浸料为权利要求8中的碳纤维预浸料。