CN106046678B - 一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料及其制备方法 - Google Patents

一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料及其制备方法。所述制备方法，包括：将液态环氧树脂与固态环氧树脂于100～120℃搅拌混合完全，得混合液A；将所述的混合液A与阻燃剂SPB‑100于100～120℃搅拌混合完全，得混合液B；向所述的混合液B中加入固化剂，于70～80℃搅拌均匀后，得混合液C；向所述的混合液C中加入促进剂，于70～80℃搅拌均匀后，得混合液D；将所述的混合液D通过涂胶机和预浸料机制备所述的阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料。本发明还公开了所述制备方法制备得到的阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料。本发明方法能够提高产品阻燃性和韧性。

Description

一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料及其制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料的制备方法。
背景技术
碳纤维/树脂基复合材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐烧蚀、抗疲劳和尺寸稳定等一系列优异性能，已经成功用于民事、军事方面。但其基体树脂韧性较低而且基体阻燃性较差，严重影响其更广泛的运用。
本发明涉及一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料的制备方法；针对环氧树脂固化后交联密度高，不仅韧性较低而且基体阻燃性较差，因此，以纯环氧树脂制备的复合材料不能满足工业发展对高性能树脂基复合材料的要求。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于提供一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料的制备方法，提高产品阻燃性和强度。
技术方案：一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料的制备方法，包括：
1)将液态环氧树脂与固态环氧树脂于100～120℃搅拌混合完全，得混合液A；
2)将所述的混合液A与阻燃剂SPB-100于100～120℃搅拌混合完全，得混合液B；
3)向所述的混合液B中加入固化剂，于70～80℃搅拌均匀后，得混合液C；
4)向所述的混合液C中加入促进剂，于70～80℃搅拌均匀后，得混合液D；
5)将所述的混合液D通过涂胶机和预浸料机制备所述的阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料。
所述的液态环氧树脂为双酚A型128或E51，所述的固态环氧树脂为双酚A型901或E20，优选为901。
所述固态环氧树脂和液态环氧树脂的质量比为5:1～5，优选为2～2.2：1。
所述的阻燃剂为SPB-100；所述的混合液A与阻燃剂SPB-100的质量比为100:5～20，优选为100:10～15，更优选为100:15。
所述的固化剂为双氰胺100S、100SF或DDA-5，优选为双氰胺100S；所述的混合液A与固化剂的质量比为100:3～8，优选为100:3～6，更优选为100：6。
所述的促进剂为二脲类U-24M，UR300或UR500，优选为UR500；所述的混合液A与促进剂的质量比为100:0.5～5，优选为100:1～3，更优选为100：1。
所述的混合液D在70℃的粘度为3000～30000cps，优选为23000～25000cps。
步骤5)采用常规方法，具体为：将所述的混合液D置于70～80℃涂胶机中，通过红外线仪检测胶膜的厚度或胶膜的面密度，通过冷却板降低胶膜的的温度，减少其固化程度，制得预浸料所用胶膜；
将上述胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和碳纤维形成夹芯结构，依次通过100～120℃热压辊，使树脂基体熔融，纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度，最后进行切边、覆PE膜、收卷，制得阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料。
本发明还提供了所述制备方法制备得到的阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料。
所述阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料，其基体树脂弯曲强度达到105～110Mpa，拉伸强度75～80Mpa，冲击强度10～12KJ/m2，氧指数为25～30％。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
在储存过程中，本发明选择的阻燃剂极性与环氧树脂相同，与环氧树脂混合稳定性好，便于混合，易于分散。申请人对众多阻燃剂进行研究，发现了无卤阻燃剂体系氮磷系阻燃剂SPB-100不仅具有阻燃效果优异，还具有提高拉伸强度和冲击强度的作用，原因可能由于阻燃元素间的增效和协同作用而具有良好的阻燃作用，同时该阻燃增韧剂中有韧性链段对本发明整个体系的韧性有提高，对其他机械性能几乎没有影响。这款阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料有着广泛的运用前景。
具体实施方式
为了更好的理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，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。
固态环氧树脂901：南亚环氧树脂公司；
液态环氧树脂128：南亚环氧树脂公司；
无卤阻燃剂SPB-100：上海众司实业有限公司；
双氰胺100s：德固赛有限公司；
促进剂UR300：德固赛有限公司。
本发明所用原料并不限于上述公司生产，只要是上述涉及的产品型号即可。
本发明实施例中涉及的制备步骤、性能检测如无特别指出均为常规方法，指标测试方法依据标准GB/T 2567-2008树脂浇铸体性能试验方法。
实施例1
1)将670克固态环氧树脂901和330克液态环氧树脂(双酚A型128)置于2000毫升的带有真空装置的玻璃烧瓶中，100℃搅拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反应；
2)将上步溶液A中加入100克无卤阻燃增韧剂SPB-100，120℃搅拌30min，得到混合物B；
3)将上步混合物B中加入30克促进固化剂双氰胺100s，70℃搅拌10min，得到混合物C；
4)将上步混合物C和30克促进剂UR300置于2000毫升的带有真空装置的玻璃烧瓶中，80℃搅拌20min，得到溶液D，D在70℃的粘度为23000cps；
将溶液D置于70℃涂胶机中，通过红外线仪检测胶膜的厚度或胶膜的面密度，通过冷却板降低胶膜的的温度，减少其固化程度，制得预浸料所用胶膜；将上述胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和碳纤维形成夹芯结构，依次通过100～120℃几组热压辊，使树脂基体熔融，纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度，进行切边、覆PE膜、收卷，制得环氧树脂碳纤维预浸料。
本实施例制得的一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料，其基体树脂弯曲强度达到110Mpa，拉伸强度75Mpa，冲击强度10KJ/m2，氧指数为27％。
实施例2
1)将670克固态环氧树脂901和330克液体环氧树脂(双酚A型128)置于2000毫升的带有真空装置的玻璃烧瓶中，120℃搅拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反应；
2)将上步溶液A中加入150克无卤阻燃增韧剂SPB-100，100℃搅拌30min，得到混合物B；
3)将上步混合物B中加入60克促进固化剂双氰胺100s，80℃搅拌10min，得到混合物C；
4)将上步混合物C和10克促进剂UR500置于2000毫升的带有真空装置的玻璃烧瓶中，70℃搅拌20min，得到溶液D，D在70℃的粘度为25000cps；
将溶液D置于70℃涂胶机中，通过红外线仪检测胶膜的厚度或胶膜的面密度，通过冷却板降低胶膜的的温度，减少其固化程度，制得预浸料所用胶膜；将上述胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和碳纤维形成夹芯结构，依次通过100～120℃几组热压辊，使树脂基体熔融，纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度，进行切边、覆PE膜、收卷，制得环氧树脂碳纤维预浸料。
本实施例制得的一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料，其基体树脂弯曲强度达到105Mpa，拉伸强度80Mpa，冲击强度12KJ/m2，氧指数为30％。
对比例1
不添加阻燃剂，其余同实施例2，具体步骤为：
1)将670克固体固态环氧树脂901和330克液体环氧树脂(双酚A型128)置于2000毫升的带有真空装置的玻璃烧瓶中，120℃搅拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反应；
2)将上步溶液A中加入60克固化剂双氰胺100s，80℃搅拌10min，得到混合物C。
3)将上步混合物C和10克促进剂UR500置于2000毫升的带有真空装置的玻璃烧瓶中，70℃搅拌20min，得到溶液D；
将溶液D置于70℃涂胶机中，通过红外线仪检测胶膜的厚度或胶膜的面密度，通过冷却板降低胶膜的的温度，减少其固化程度，制得预浸料所用胶膜；将上述胶膜从预浸料机上、下胶膜辊中引出，并和碳纤维形成夹芯结构，依次通过100～120℃几组热压辊，使树脂基体熔融，纤维嵌入树脂基体中，冷却降低预浸料温度，进行切边、覆PE膜、收卷，制得环氧树脂碳纤维预浸料。
本实施例制得的一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料，其基体树脂弯曲强度达到105Mpa，拉伸强度75Mpa，冲击强度8KJ/m2，氧指数为20％。

Claims (6)

1.一种阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，包括：
1)将液态环氧树脂与固态环氧树脂于100～120℃搅拌混合完全，得混合液A；
2)将所述的混合液A与阻燃剂SPB-100于100～120℃搅拌混合完全，得混合液B；
3)向所述的混合液B中加入固化剂，于70～80℃搅拌均匀后，得混合液C；
4)向所述的混合液C中加入促进剂，于70～80℃搅拌均匀后，得混合液D；
5)将所述的混合液D通过涂胶机和预浸料机制备所述的阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料；所述的液态环氧树脂为双酚A型128或E51，固态环氧树脂为双酚A型901或E20；所述的固化剂为双氰胺100S、100SF或DDA-5；所述的促进剂为二脲类U-24M，UR300或UR500。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固态环氧树脂和液态环氧树脂的质量比为5:1～5。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的混合液A与阻燃剂SPB-100的质量比为100:5～20。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的混合液A与固化剂的质量比为100:3～8。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的混合液A与促进剂的质量比为100:0.5～5。
6.根据权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到的阻燃增韧环氧树脂碳纤维预浸料。
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