CN106042528A - 一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布，其由玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而得，玻璃纤维布占重量比为45‑65wt％，环氧树脂浆料用量为35‑55wt％；环氧树脂浆料的成分及用量为：环氧树脂混合物组分用量为85‑95wt％，改性潜伏型固化剂混合物组分用量为5‑15wt％，环氧树脂用量为70‑90wt％，改性环氧树脂增韧剂用量为5‑25wt％，表面活性剂用量为0‑10wt％，阻燃剂用量为0‑5wt％，潜伏型固化剂用量为4.5‑12wt％，促进剂用量为0.5‑3wt％，本发明还公开了该新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，所得的材料不易开裂，能够满足低温工程的要求。

Description

一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种预浸渍纤维布，尤其涉及一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布及其制备方法。
背景技术
预浸渍纤维材料主要由树脂基体和纤维织物组成，已成为广泛应用于纤维增强复合材料设计与制造工艺的一类中间材料。
中国专利CN 103497349B公开了一种预固化玻璃纤维布浸渍料及其制备方法，由通过上胶机涂敷有胶粘剂、并经上胶机烘道烘焙的玻璃纤维布组成；所述胶粘剂由1000质量份苯并恶嗪-马来酰胺树脂溶液、15～30质量份线性间苯型不饱和聚酯、0.2～2质量份促进剂、以及0.1～0.3质量份引发剂混合组成。其制备方法包括：制备苯并恶嗪-马来酰胺树脂溶液，配制胶粘剂，将玻璃纤维布通过上胶机涂敷胶粘剂、再经过上胶机的烘道烘焙，收卷，即制得预固化玻璃纤维布浸渍料。所制得的预固化玻璃纤维布浸渍料可用于电机电器、电子行业、石油、机械等行业的模压、层压及卷制电气绝缘或结构复合材料的制造。
现在大多专利都主要看重预浸料在常温和高温下的应用，这些预浸料并不能应用在低温下。近年来，由于大型低温工程、超导应用和航天工业的发展对高强轻质纤维增强树脂基复合材料的需求越来越多，低温绝缘隔热预浸渍纤维布作为低温领域应用的复合材料的基体材料受到越来越多的关注，因此对预浸渍纤维材料的超低温性能研究也逐渐受到瞩目。
但是，在低温环境下，常规树脂基预浸渍料都存在一些的问题，特别是在超低温环境下，如液氦温区、液氢温区等，材料的脆性大，易开裂，以致其难以满足低温工程应用的要求。目前市场上还没有国产化的低温预浸渍纤维布产品。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种具有优异低温性能的低温绝缘隔热预浸渍纤维布及其制备方法。
本发明的技术方案是：
本发明的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布，其由玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而得，玻璃纤维布占重量比为45-65wt％，环氧树脂浆料用量为35-55wt％；
所述环氧树脂浆料包括环氧树脂混合物组分和改性潜伏型固化剂混合物组分，所述环氧树脂混合物包括环氧树脂、改性环氧树脂增韧剂、表面活性剂和阻燃剂，所述改性潜伏型固化剂混合物包括潜伏型固化剂和促进剂；
以环氧树脂浆料总量为基数，环氧树脂混合物组分用量为85-95wt％，改性潜伏型固化剂混合物组分用量为5-15wt％，环氧树脂用量为70-90wt％，改性环氧树脂增韧剂用量为5-25wt％，表面活性剂用量为0-10wt％，阻燃剂用量为0-5wt％，潜伏型固化剂用量为4.5-12wt％，促进剂用量为0.5-3wt％。
作为优选，所述的环氧树脂采用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或酚醛型环氧树脂的一种或多种的混合物，改性环氧树脂增韧剂采用含酯基官能团的改性环氧树脂，表面活性剂采用脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦或聚山梨酯的一种或多种的混合物，阻燃剂采用无卤有机阻燃剂。
作为优选，所述的潜伏型固化剂采用双氰胺，促进剂采用取代脲类化合物。所述的取代脲类化合物如1,1-二甲基-3-苯基脲、3,3'-(4-甲基-1,3-亚苯基)双(1,1-二甲脲)或3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲等。
作为优选，所述的玻璃纤维布采用高强或超高强玻璃纤维布或耐辐照型无碱玻璃纤维布。
本发明还公开了一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其包括以下步骤：
(1)配料，将环氧树脂混合物倒入可调速分散机中，加入改性环氧树脂搅拌，然后加入改性潜伏型固化剂混合物，经研磨得到环氧树脂组合物；
(2)将加热熔融的环氧树脂组合物均匀涂抹在离型纸上；
(3)将离型纸复合在玻璃纤维布的两侧形成夹芯结构，采用一对相向转动的热压辊对复合材料挤压的同时加热熔融浸渍玻璃纤维布，得到预浸渍玻璃纤维布；
(4)预浸渍纤维布铺贴成型，制得耐低温的预浸渍纤维布复合材料。
作为优选，所述的加热熔融的温度为30～100℃，加热熔融速度为0.5m/min～8m/min。
作为优选，所述的加热熔融的温度为70℃，加热熔融速度为3m/min～6m/min。
作为优选，预浸渍纤维布铺贴成型采用真空袋工艺、热压罐工艺或模压工艺工艺成型。
作为优选，成型工艺在80℃的环境下进行，保温12～24小时。
作为优选，成型工艺在120℃的环境下进行，保温1～2小时。固化周期短，固化温度低，放热量少，能降低生产成本。
本发明具有的优点和积极效果体现在：
(1)热熔浸渍法可以免去溶液浸渍法因溶剂带来的诸多不便，制得胶膜厚度和质量可控，因此所制得预浸渍纤维布的树脂含量可控，固化后产品的孔隙率很低；
(2)预浸浆料粘性适中，工艺性好；常温下保存期达1个月，-18℃保存期达6个月；
(3)本发明生产的预浸浆料在120℃下2小时内能够完全固化，固化周期短，固化温度低，放热量少，能够降低生产成本；
(4)预浸渍纤维布适用于真空袋工艺、热压罐工艺、模压工艺等多种成型工艺制备复合材料，复合材料的孔隙率很低，低温韧性及绝缘性能优异；
(5)预浸渍纤维布在超低温环境下能够对结构件提供良好的力学支撑，同时兼有良好的绝缘性能和隔热性能。
具体实施方式
实施例一：
低温绝缘隔热预浸渍纤维布，采用超高强玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而成，所述的环氧树脂浆料由环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物、改性环氧树脂以及双氰胺和促进剂的混合物混合而成。以环氧树脂浆料总量为基数，环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物所用量为81.4wt％，改性环氧树脂所用量为9.0wt％，双氰胺所占为7.2wt％，促进剂所用量为2.3wt％。
本实施例的低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法包括以下步骤：
(1)：将90g双酚A环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物(重量比1：1)倒入可调速分散机中，加入10g改性环氧树脂，60℃搅拌30min，然后再加入8g双氰胺和2.6g促进剂的混合物，搅拌分散均匀，经三辊研磨，得到环氧树脂组合物。促进剂采用1,1-二甲基-3-苯基脲。
(2)：环氧树脂混合物加热至70℃后，将环氧树脂混合物涂抹在离型纸上；
(3)：将离型纸复合在玻璃纤维布的两侧形成夹芯结构，采用一对相向转动的热压辊对复合材料挤压的同时加热熔融浸渍玻璃纤维布，得到预浸渍玻璃纤维布。涂胶辊温度控制在70℃，生产速度6m/min。预浸渍纤维布中环氧树脂浆料含量为35％。
(4)：将预浸渍纤维布铺贴，经真空袋工艺成型，80℃固化12小时，制得复合材料。
实施例二：
低温绝缘隔热预浸渍纤维布，采用超高强玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而成，所述的环氧树脂浆料由环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物、改性环氧树脂以及双氰胺和促进剂的混合物混合而成，其中环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物所用量为75wt％，改性环氧树脂所用量为12wt％，表面活性剂2wt％，阻燃剂1wt％，双氰胺所占为8.2wt％，促进剂所用量为1.8wt％。
本实施例的低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法包括以下步骤：
(1)：将100g双酚A环氧树脂和双酚F型环氧树脂混合物(重量比1：1)倒入可调速分散机中，加入16g改性环氧树脂、2.6g表面活性剂和1.3g阻燃剂，60℃搅拌30min，然后再加入11g双氰胺和2.4g促进剂的混合物，搅拌分散均匀，经三辊研磨，得到环氧树脂组合物。促进剂采用3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲。
(2)：环氧树脂混合物加热至70℃后，将环氧树脂混合物涂抹在离型纸上。预浸渍纤维布中环氧树脂浆料含量为45％。
(3)：将离型纸复合在玻璃纤维布的两侧形成夹芯结构，采用一对相向转动的热压辊对复合材料挤压的同时加热熔融浸渍玻璃纤维布，得到预浸渍玻璃纤维布。涂胶辊温度控制在70℃，生产速度5m/min。
(4)：将预浸渍纤维布铺贴，经模压工艺成型，120℃固化1.5小时，制得复合材料。
实施例三：
低温绝缘隔热预浸渍纤维布，采用超高强玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而成，所述的环氧树脂浆料由环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物(重量比1：1)、改性环氧树脂以及双氰胺和促进剂的混合物混合而成，其中环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物所用量为80wt％，改性环氧树脂所占的为8wt％，表面活性剂5wt％，阻燃剂1wt％，双氰胺所用量为5wt％，促进剂所用量为1wt％。预浸渍纤维布中环氧树脂浆料含量为55％。促进剂采用1,1-二甲基-3-苯基脲。本实施例所述的低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法与实施例一相同，本实施例不再阐述。
实施例四：
低温绝缘隔热预浸渍纤维布，采用超高强玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而成，所述的环氧树脂浆料由环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物(重量比1：1)、改性环氧树脂以及双氰胺和促进剂的混合物混合而成，其中环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物占73wt％，改性环氧树脂占10wt％，表面活性剂2wt％，阻燃剂1.5wt％，双氰胺用量10.5wt％，促进剂占3wt％。促进剂采用1,1-二甲基-3-苯基脲。预浸渍纤维布中环氧树脂浆料含量为40％。本实施例所述的低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法与实施例一相同，本实施例不再阐述。
实施例五：
低温绝缘隔热预浸渍纤维布，采用耐辐照型无碱玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而成，所述的环氧树脂浆料由环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物(重量比1：1)、改性环氧树脂以及双氰胺和促进剂的混合物混合而成，其中环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物占70wt％，改性环氧树脂占12wt％，表面活性剂3wt％，阻燃剂2wt％，双氰胺用量11wt％，促进剂占2wt％。预浸渍纤维布中环氧树脂浆料含量为35％。本实施例所述的低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法与实施例一相同，本实施例不再阐述。
实施例六：
低温绝缘隔热预浸渍纤维布，采用耐辐照型无碱玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而成，所述的环氧树脂浆料由环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物(重量比1：1)、改性环氧树脂以及双氰胺和促进剂的混合物混合而成，其中环氧树脂和酚醛环氧树脂混合物占71wt％，改性环氧树脂占13wt％，表面活性剂5wt％，双氰胺用量10.5wt％，促进剂占0.5wt％。预浸渍纤维布中环氧树脂浆料含量为35％。本实施例所述的低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法与实施例一相同，本实施例不再阐述。
效果实施例：
按照美国标准ASTM D3039和ASTM D2344测试了实施例一至实施例六所述的复合材料在-196℃及-269℃温度下的拉伸强度及层间剪切强度，结果如表1所示。
表1本发明实施例得到的复合材料性能数据
从表中可以看出，经本发明的方法制备的预浸渍纤维布具有优异低温韧性。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布，其特征在于：其由玻璃纤维布浸渍环氧树脂浆料而得，玻璃纤维布占重量比为45-65wt％，环氧树脂浆料用量为35-55wt％；
所述环氧树脂浆料包括环氧树脂混合物组分和改性潜伏型固化剂混合物组分，所述环氧树脂混合物包括环氧树脂、改性环氧树脂增韧剂、表面活性剂和阻燃剂，所述改性潜伏型固化剂混合物包括潜伏型固化剂和促进剂；
以环氧树脂浆料总量为基数，环氧树脂混合物组分用量为85-95wt％，改性潜伏型固化剂混合物组分用量为5-15wt％，环氧树脂用量为70-90wt％，改性环氧树脂增韧剂用量为5-25wt％，表面活性剂用量为0-10wt％，阻燃剂用量为0-5wt％，潜伏型固化剂用量为4.5-12wt％，促进剂用量为0.5-3wt％。
2.根据权利要求1所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布，其特征在于：所述的环氧树脂采用双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂或酚醛型环氧树脂的一种或多种的混合物，改性环氧树脂增韧剂采用含酯基官能团的改性环氧树脂，表面活性剂采用脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦或聚山梨酯的一种或多种的混合物，阻燃剂采用无卤有机阻燃剂。
3.根据权利要求1所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布，其特征在于：所述的潜伏型固化剂采用双氰胺，促进剂采用取代脲类化合物。
4.根据权利要求1所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布，其特征在于：所述的玻璃纤维布采用高强或超高强玻璃纤维布或耐辐照型无碱玻璃纤维布。
5.一种新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)配料，将环氧树脂混合物倒入可调速分散机中，加入改性环氧树脂搅拌，然后加入改性潜伏型固化剂混合物，经研磨得到环氧树脂组合物；
(2)将加热熔融的环氧树脂组合物均匀涂抹在离型纸上；
(3)将离型纸复合在玻璃纤维布的两侧形成夹芯结构，采用一对相向转动的热压辊对复合材料挤压的同时加热熔融浸渍玻璃纤维布，得到预浸渍玻璃纤维布；
(4)预浸渍纤维布铺贴成型，制得耐低温的预浸渍纤维布复合材料。
6.根据权利要求5所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其特征在于：所述的加热熔融的温度为30～100℃，加热熔融速度为0.5m/min～8m/min。
7.根据权利要求5所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其特征在于：所述的加热熔融的温度为70℃，加热熔融速度为3m/min～6m/min。
8.根据权利要求5所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其特征在于：预浸渍纤维布铺贴成型采用真空袋工艺、热压罐工艺或模压工艺成型。
9.根据权利要求8所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其特征在于：所述的成型工艺在80℃的环境下进行，保温12～24小时。
10.根据权利要求8所述的新型低温绝缘隔热预浸渍纤维布的制备方法，其特征在于：所述的成型工艺在120℃的环境下进行，保温1～2小时。
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