CN108047652A - 环氧树脂组合物及其预浸料制备方法 - Google Patents

环氧树脂组合物及其预浸料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，具体地说是一种环氧树脂组合物及其预浸料制备方法，采用多官能团环氧树脂、液态双酚A环氧树脂作为基体树脂，DDS和MCA10作为复配固化剂，三氟化硼单乙胺作为促进剂，增韧剂热塑性树脂和触变剂TS720作为改性剂，在混合釜中混合得到低温固化耐热环氧树脂组合物，通过热熔法制备预浸料。本发明制备的环氧树脂组合物和预浸料适用于手糊法、真空袋压和热压罐等工艺，应用在汽车、轨道交通、无人机、体育休闲和复合材料模具制作等领域。

Description

环氧树脂组合物及其预浸料制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，具体地说是一种环氧树脂组合物及其预浸料制备方法。
背景技术
众所周知，环氧树脂凭借优良粘结性能，低的收缩率，较强的机械性能、介电性能和耐热性能，以及较好的化学稳定性等优点，在电子、电器、机械、化工、土木等诸多领域广泛应用。特别是近年来纤维增强树脂基复合材料的快速发展，对环氧树脂性能的要求越来越多。
现在常规纤维增强树脂基复合材料的固化温度在120℃及以上，环氧树脂固化过程中放热量较大，固化后制品内部存在一定热应力，制品的性能受到影响，而低温固化环氧树脂的热应力较小；另一方面，一些大尺寸复合材料结构件的制造采用低温固化可以降低生产成本，复合材料金属连接件使用低温固化可以降低两种材料热变形性带来的产品尺寸的影响。因此研究低温固化复合材料用环氧树脂有着极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的就是为了克服现有的技术不足，提供一种环氧树脂组合物及其预浸料制备方法，环氧树脂组合物粘度低，低温固化速度快以及工艺性好。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案是：一种环氧树脂组合物，其特征在于，经下列步骤制得：a、以重量份计将60-80份多官能团型环氧树脂、20-40份液态双酚A环氧树脂和10-20份增韧剂热塑性树脂倒入混合釜进行混合，搅拌桨速度为100rpm-400rpm，混合温度为100℃-160℃，混合时间为2h-8h，得到均匀的液体混合物，并真空脱泡0.5h-1.5h；降温至90℃以下；b、以重量份计，在混合釜中加入20-40份固化剂DDS和5-10份触变剂TS720进行混合，搅拌桨速度为500rpm-800rpm，混合温度为65℃-85℃，混合时间为10min-40min，并真空脱泡，得到均匀的液体混合物；c、以重量份计，在混合釜中加入5-15份固化剂MCA10和1-1.5份促进剂BF3•MEA进行混合，搅拌桨速度为100rpm-400rpm，混合温度为60℃-75℃，混合时间为8min-20min，并真空脱泡，得到均匀的液体环氧树脂组合物；d、将制得的环氧树脂组合物通过压料机流入托盘分装，放在室温下自然冷却，包装成成品，然后放在冷库中储藏。
一种使用前述环氧树脂组合物制备预浸料的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将上述制得的环氧树脂组合物从冷库取出，放在树脂加热槽中融化，融化了的树脂流入树脂槽中，进行涂膜，涂膜温度为60℃-80℃，离型纸线速度为2m/min-8m/min，张力为150N-300N，涂膜完成后，将涂膜纸放在恒温间内备用；b、将两卷涂膜纸分别放在上模和下模位置，将增强材料放在上下涂膜纸之间，在复合机上进行复合，1#-5#复合辊的温度分别为70℃-90℃、75℃-95℃、75℃-95℃、70℃-90℃、10℃-30℃，复合线速度为2m/min-6m/min，张力为150N-300N；c、将步骤b中制成的预浸料进行收卷、密封、装箱、放入冷库储存。
所述的增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、碳纤维织物或玻璃纤维织物的一种。
所述的多官能团环氧树脂包括多官能团脂肪族、脂环族、芳香族缩水甘油胺、缩水甘油醚、缩水甘油酯等中的一种或多种，液态双酚A型环氧树脂包括E-51、BE-188EL、G184等低粘度环氧树脂的一种或多种。
本发明的有益效果是，环氧树脂组合物粘度低，低温固化速度快以及工艺性好；低温固化树脂设置多梯度后固化提高了固化度，同时提高了固化物的耐热性，制成的预浸料固化后的玻璃化转变温度达到160℃；触变剂TS720的加入可以防止DDS产生沉降。本发明制备的环氧树脂组合物和预浸料适用于手糊法、真空袋压和热压罐等工艺，应用在汽车、轨道交通、无人机、体育休闲和复合材料模具制作等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
多官能团环氧树脂AG-80：南亚环氧树脂公司，液态双酚A型环氧树脂BE-188EL：长春化工（江苏）有限公司，固化剂DDS：上勤国际贸易（上海）有限公司，固化剂MCA10：阿兹肯（上海）化工有限公司，促进剂BF3•MEA：东营合益化工有限公司，增韧剂热塑性树脂：上勤国际贸易（上海）有限公司，触变剂TS720：上勤国际贸易（上海）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。
实施例1：
环氧树脂组合物按质量分数组成为：多官能团环氧树脂AG-80：70份；液态双酚A型环氧树脂BE-188EL：30份；固化剂DDS：38份；固化剂MCA10：9份；促进剂BF3•MEA：1.2份；增韧剂热塑性树脂：20份；触变剂TS720：1份。
环氧树脂组合物的制备步骤：a、将70份AG-80、30份BE-188EL和20份增韧剂热塑性树脂倒入混合釜进行混合，搅拌桨速度为200rpm，混合温度为120℃，混合时间为3h，得到均匀的液体混合物，并真空脱泡1h；降温至90℃以下；b、在混合釜中加入38份DDS（4,4’-二氨基二苯甲烷）和1份触变剂TS720进行混合，搅拌桨速度为600rpm，混合温度为80℃，混合时间为30min，并真空脱泡，得到均匀的液体混合物；c、在混合釜中加入9份MCA10和1.2份BF3•MEA（三氟化硼单乙胺）进行混合，搅拌桨速度为200rpm，混合温度为70℃，混合时间为10min，并真空脱泡，得到均匀的液体混合物；d、将制得的环氧树脂组合物通过压料机流入托盘分装，放在室温下自然冷却，包装成成品，然后放在冷库中储藏。
低温固化耐热环氧树脂预浸料的制备步骤：a、将上述环氧树脂组合物从冷库取出，放在树脂加热槽中融化，融化了的树脂流入树脂槽中，进行涂膜，涂膜温度为70℃，离型纸线速度为4m/min，张力为200N，涂膜完成后，将涂膜纸放在恒温间内备用；b、将两卷涂膜纸分别放在上模和下模位置，将增强材料放在上下涂膜纸之间，在复合机上进行复合，1#-5#复合辊的温度分别为75℃、75℃、85℃、85℃、20℃，复合线速度为4m/min，张力为200N；C、将步骤b中制成的预浸料进行收卷、密封、装箱、放入冷库储存。
根据DMA法测定玻璃化温度和复合材料层间剪切强度测定相应国家标准，将上述预浸料进行裁剪、铺贴、固化和切割制样，固化工艺为：在95℃下预固化3h初次成型，然后依次在120℃下固化2h，在160℃下固化2h得到耐高温的复合材料。
环氧树脂混合物及复合材料的测试结果见表1。
实施例2：
环氧树脂组合物按质量分数组成为：多官能团环氧树脂AG-80：60份；液态双酚A型环氧树脂BE-188EL:40份；固化剂DDS：30份；固化剂MCA10：10份；促进剂BF3•MEA：1份；增韧剂热塑性树脂：15份；触变剂TS720：1份。
环氧树脂组合物的制备步骤：a、将60份AG-80、40份BE-188EL和15份增韧剂热塑性树脂倒入混合釜进行混合，搅拌桨速度为300rpm，混合温度为110℃，混合时间为5h，得到均匀的液体混合物，并真空脱泡1h；降温至90℃以下；b、在混合釜中加入30份DDS和1份触变剂TS720进行混合，搅拌桨速度为600rpm，混合温度为75℃，混合时间为30min，并真空脱泡，得到均匀的液体混合物；c、在混合釜中加入9份MCA10和1.2份BF3•MEA进行混合，搅拌桨速度为250rpm，混合温度为70℃，混合时间为15min，并真空脱泡，得到均匀的液体混合物；d、将制得的环氧树脂组合物通过压料机流入托盘分装，放在室温下自然冷却，包装成成品，然后放在冷库中储藏。
低温固化耐热环氧树脂预浸料的制备步骤：a、将上述环氧树脂组合物从冷库取出，放在树脂加热槽中融化，融化了的树脂流入树脂槽中，进行涂膜，涂膜温度为70℃，离型纸线速度为6m/min，张力为200N，涂膜完成后，将涂膜纸放在恒温间内备用；b、将两卷涂膜纸分别放在上模和下模位置，将增强材料放在上下涂膜纸之间，在复合机上进行复合，1#-5#复合辊的温度分别为70℃、80℃、80℃、70℃、20℃，复合线速度为5m/min，张力为200N；C、将步骤b中制成的预浸料进行收卷、密封、装箱、放入冷库储存。
根据DMA法玻璃化温度测定和复合材料层间剪切强度测定相应国家标准，将上述预浸料进行裁剪、铺贴、固化和切割制样，固化工艺为：在90℃下预固化5h初次成型，然后依次在115℃下固化1.5h，在140℃下固化2h得到耐高温的复合材料。
环氧树脂混合物及复合材料的测试结果见表1。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种环氧树脂组合物，其特征在于，经下列步骤制得：a、以重量份计将60-80份多官能团型环氧树脂、20-40份液态双酚A环氧树脂和10-20份增韧剂热塑性树脂倒入混合釜进行混合，搅拌桨速度为100rpm-400rpm，混合温度为100℃-160℃，混合时间为2h-8h，得到均匀的液体混合物，并真空脱泡0.5h-1.5h；降温至90℃以下；b、以重量份计，在混合釜中加入20-40份固化剂DDS和5-10份触变剂TS720进行混合，搅拌桨速度为500rpm-800rpm，混合温度为65℃-85℃，混合时间为10min-40min，并真空脱泡，得到均匀的液体混合物；c、以重量份计，在混合釜中加入5-15份固化剂MCA10和1-1.5份促进剂BF3•MEA进行混合，搅拌桨速度为100rpm-400rpm，混合温度为60℃-75℃，混合时间为8min-20min，并真空脱泡，得到均匀的液体环氧树脂组合物；d、将制得的环氧树脂组合物通过压料机流入托盘分装，放在室温下自然冷却，包装成成品，然后放在冷库中储藏。
2.一种使用权利要求1所述环氧树脂组合物制备预浸料的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将上述制得的环氧树脂组合物从冷库取出，放在树脂加热槽中融化，融化了的树脂流入树脂槽中，进行涂膜，涂膜温度为60℃-80℃，离型纸线速度为2m/min-8m/min，张力为150N-300N，涂膜完成后，将涂膜纸放在恒温间内备用；b、将两卷涂膜纸分别放在上模和下模位置，将增强材料放在上下涂膜纸之间，在复合机上进行复合，1#-5#复合辊的温度分别为70℃-90℃、75℃-95℃、75℃-95℃、70℃-90℃、10℃-30℃，复合线速度为2m/min-6m/min，张力为150N-300N；c、将步骤b中制成的预浸料进行收卷、密封、装箱、放入冷库储存。
3.根据权利要求2所述环氧树脂组合物制备预浸料的方法，其特征在于所述的增强材料包括碳纤维、玻璃纤维、碳纤维织物或玻璃纤维织物的一种。
4.根据权利要求1所述环氧树脂组合物，其特征在于所述的多官能团环氧树脂包括多官能团脂肪族、脂环族、芳香族缩水甘油胺、缩水甘油醚、缩水甘油酯等中的一种或多种，液态双酚A型环氧树脂包括E-51、BE-188EL、G184等低粘度环氧树脂的一种或多种。
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