CN106738446A - 一种预浸湿法纤维缠绕工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种预浸湿法纤维缠绕工艺，其采用环氧树脂体系浸渍纤维材料，所述环氧树脂体系包括环氧树脂、气相法纳米二氧化硅、甲基四氢邻苯二甲酸酐、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物和硅烷偶联剂。60℃下进行玻璃纤维预浸，冷却至室温10分钟后收卷。预浸后的纤维放置一个月后，可以直接退卷，纤维之间不粘连，树脂上下含量几乎未发生改变，采用该环氧树脂体系的预浸湿法纤维缠绕工艺完全满足要求。

Description

一种预浸湿法纤维缠绕工艺
技术领域
本发明涉及纤维缠绕技术领域，尤其涉及预浸湿法纤维缠绕工艺。
背景技术
预浸湿法缠绕技术是美国上世纪八十年代末问世，九十年代开始应用的新技术，该技术综合了传统湿法缠绕工艺和干法缠绕工艺的优点，代表了高性能复合材料纤维缠绕制造技术的发展趋势。
预浸湿法工艺又称为湿法重卷(wet-rerool)技术，其工艺难点是寻找一种具有高触变性树脂配方体系，该树脂体系应达到以下要求：在一定条件下对增强材料具有良好的浸润性；当浸润完成后，树脂在收卷时粘度有一个突变过程，可迅速达到比较大的粘度以满足贮存的要求：贮存时粘度变化较小、不发生树脂的迁移、不粘连；室温储存期较长；挥发分含量尽可能低；与增强材料界面相匹配。
采用这种树脂体系浸渍增强材料，然后收卷制成预浸纱，在室温(或低温)下储存，使用时可直接退卷缠绕。
预浸湿法工艺与传统干法缠绕工艺相比，具有预浸材料不需低温贮存，固化不需加压等优点。与传统湿法缠绕工艺相比，又具有缠绕速度快、缠绕轨迹稳定、操作环境好和缠绕制品质量波动小等优点。
预浸湿法缠绕技术与传统湿法缠绕技术相比，可降低并精确控制含胶量，减少树脂及纤维废料的产生，与干法缠绕工艺相比，不需要热压釜加压固化，此外，该预浸技术在预浸过程中无溶剂，无需溶剂回收处理系统。因此可以明显降低生产成本，也是一种低成本制造技术。
国外己成功地将该项技术应用于制造火箭发动机壳体、燃气发生器等航天制品，逐步取代原有湿法和干法工艺。
发明内容
本发明的目的在于提出一种预浸湿法纤维缠绕工艺，能够使得缠绕工艺具有较高的安全性、稳定性及可靠性。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种预浸湿法纤维缠绕工艺，其采用环氧树脂体系浸渍纤维材料，所述环氧树脂体系包括环氧树脂、气相法纳米二氧化硅、甲基四氢邻苯二甲酸酐、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物和硅烷偶联剂。
在本发明中，所述环氧树脂为苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂，其通过如下方法制备：
按重量份数，将100份的苯酚甲醛型环氧树脂(PNE177，台湾长春)、33.5份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO日本三光，磷含量14.5％)一起混合均匀并加热，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，继续加热，145-160℃下反应2～4小时，降温至135℃以下加入28份的四溴双酚A(TBBPA美国雅宝，溴含量58％)混合均匀，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，135-150℃下反应2～4小时后，然后降温至130℃以下，加入丁酮(MEK)溶解成固含量为70％的MEK溶液，即得到苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂。该树脂中溴含量为10％，磷含量为3.0％。
在本发明中，气相法纳米二氧化硅作为环氧树脂的触变剂。其含量以环氧树脂为100％计为2-5wt％，例如2.5％、3％、3.5％、4％和4.5％。
甲基四氢邻苯二甲酸酐作为固化剂。其含量以环氧树脂为100wt％计为50-80wt％。
乙酰丙酮镧系过渡金属络合物作为促进剂。其含量以环氧树脂为100wt％计为0.5-2wt％。
硅烷偶联剂含量以环氧树脂为100wt％计为0.1-2.0wt％，例如0.5％、1.0％和1.5％。
60℃下进行玻璃纤维预浸，冷却至室温10分钟后收卷。预浸后的纤维放置一个月后，可以直接退卷，纤维之间不粘连，树脂上下含量几乎未发生改变，采用该环氧树脂体系的预浸湿法纤维缠绕工艺完全满足要求。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种预浸湿法纤维缠绕工艺，其采用环氧树脂体系浸渍纤维材料，所述环氧树脂体系包括环氧树脂、气相法纳米二氧化硅、甲基四氢邻苯二甲酸酐、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物和硅烷偶联剂，其重量比为100:2.5:70:1.5:1.0。
所述环氧树脂为苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂，其通过如下方法制备：
按重量份数，将100份的苯酚甲醛型环氧树脂(PNE177，台湾长春)、33.5份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO日本三光，磷含量14.5％)一起混合均匀并加热，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，继续加热，145-160℃下反应2～4小时，降温至135℃以下加入28份的四溴双酚A(TBBPA美国雅宝，溴含量58％)混合均匀，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，135-150℃下反应2～4小时后，然后降温至130℃以下，加入丁酮(MEK)溶解成固含量为70％的MEK溶液，即得到苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂。该树脂中溴含量为10％，磷含量为3.0％。
60℃下进行玻璃纤维预浸，冷却至室温10分钟后收卷。预浸后的纤维放置一个月后，可以直接退卷，纤维之间不粘连，树脂上下含量几乎未发生改变，采用该环氧树脂体系的预浸湿法纤维缠绕工艺完全满足要求。
实施例2
一种预浸湿法纤维缠绕工艺，其采用环氧树脂体系浸渍纤维材料，所述环氧树脂体系包括环氧树脂、气相法纳米二氧化硅、甲基四氢邻苯二甲酸酐、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物和硅烷偶联剂，其重量比为100:5:80:0.5:1.5。
所述环氧树脂为苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂，其通过如下方法制备：
按重量份数，将100份的苯酚甲醛型环氧树脂(PNE177，台湾长春)、33.5份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO日本三光，磷含量14.5％)一起混合均匀并加热，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，继续加热，145-160℃下反应2～4小时，降温至135℃以下加入28份的四溴双酚A(TBBPA美国雅宝，溴含量58％)混合均匀，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，135-150℃下反应2～4小时后，然后降温至130℃以下，加入丁酮(MEK)溶解成固含量为70％的MEK溶液，即得到苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂。该树脂中溴含量为10％，磷含量为3.0％。
60℃下进行玻璃纤维预浸，冷却至室温10分钟后收卷。预浸后的纤维放置一个月后，可以直接退卷，纤维之间不粘连，树脂上下含量几乎未发生改变，采用该环氧树脂体系的预浸湿法纤维缠绕工艺完全满足要求。
实施例3
一种预浸湿法纤维缠绕工艺，其采用环氧树脂体系浸渍纤维材料，所述环氧树脂体系包括环氧树脂、气相法纳米二氧化硅、甲基四氢邻苯二甲酸酐、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物和硅烷偶联剂，其重量比为100:4:60:1:0.5。
所述环氧树脂为苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂，其通过如下方法制备：
按重量份数，将100份的苯酚甲醛型环氧树脂(PNE177，台湾长春)、33.5份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO日本三光，磷含量14.5％)一起混合均匀并加热，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，继续加热，145-160℃下反应2～4小时，降温至135℃以下加入28份的四溴双酚A(TBBPA美国雅宝，溴含量58％)混合均匀，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，135-150℃下反应2～4小时后，然后降温至130℃以下，加入丁酮(MEK)溶解成固含量为70％的MEK溶液，即得到苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂。该树脂中溴含量为10％，磷含量为3.0％。
60℃下进行玻璃纤维预浸，冷却至室温10分钟后收卷。预浸后的纤维放置一个月后，可以直接退卷，纤维之间不粘连，树脂上下含量几乎未发生改变，采用该环氧树脂体系的预浸湿法纤维缠绕工艺完全满足要求。

Claims (5)

1.一种预浸湿法纤维缠绕工艺，其采用环氧树脂体系浸渍纤维材料，所述环氧树脂体系包括环氧树脂、气相法纳米二氧化硅、甲基四氢邻苯二甲酸酐、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物和硅烷偶联剂；所述环氧树脂为苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂，其通过如下方法制备：
按重量份数，将100份的苯酚甲醛型环氧树脂、33.5份的9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物一起混合均匀并加热，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，继续加热，145-160℃下反应2～4小时，降温至135℃以下加入28份的四溴双酚A混合均匀，加热至130℃时加入0.05～0.15份乙基三苯基溴化膦，135-150℃下反应2～4小时后，然后降温至130℃以下，加入丁酮(MEK)溶解成固含量为70％的MEK溶液，即得到苯酚甲醛型含磷和溴的环氧树脂。该树脂中溴含量为10％，磷含量为3.0％。
2.根据权利要求1所述的预浸湿法纤维缠绕工艺，其特征在于，气相法纳米二氧化硅含量以环氧树脂为100％计为2-5wt％。
3.根据权利要求1所述的预浸湿法纤维缠绕工艺，其特征在于，甲基四氢邻苯二甲酸酐含量以环氧树脂为100wt％计为50-80wt％。
4.根据权利要求1所述的预浸湿法纤维缠绕工艺，其特征在于，乙酰丙酮镧系过渡金属络合物含量以环氧树脂为100wt％计为0.5-2wt％。
5.根据权利要求1所述的预浸湿法纤维缠绕工艺，其特征在于，硅烷偶联剂含量以环氧树脂为100wt％计为0.1-2.0wt％。
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