CN109438713A - 适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)选料阶段：选取环氧树脂改性物、固化剂、以及增韧剂；(2)化学反应阶段：将环氧树脂改性物与所述固化剂于预先发生反应，形成预反应产物，然后将所述预反应产物再与所述增韧剂反应形成化学预聚产物；(3)将化学预聚产物中再加入化学当量配比的固化剂，制备出适合熔融法预浸料生产的自粘性预浸料；该制备方法能够减少或避免使用价格高且与树脂基体相容性不好的增韧剂，通过原组分内预聚形成新型的高分子量环氧，增加了与树脂体系的相容性，提高材料状态的稳定性。
Description
技术领域
本发明是关于碳纤维复合材料领域，特别是关于一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用。
背景技术
环氧树脂基复合材料具有优异的力学性能、湿热性能、耐化学性、疲劳性和工艺性而在复合材料领域得到广泛应用。在工业以及航空领域经常会进行蜂窝夹层结构的粘接，为了确保复合材料与蜂窝结构的粘接强度，通常会在蜂窝上贴一层与预浸料树脂匹配的胶膜，在固化的过程胶膜特殊的可控的流动性，在蜂窝结构中形成“胶瘤”，该结构起到载荷传递的桥梁。但是胶膜的引入增加了复合材料重量以及成本，对减轻要求急迫的航空、航天、轨道交通领域带来了不利的影响。
为了解决以上问题，国内外积极开发一种自粘性预浸料，如乌云其其格的发表的“一种自粘性预浸料用高温固化环氧树脂的研究”，其内提及了通过调节控制树脂的流动性以及反应活性，制备一种适合蜂窝粘接自粘性预浸料。但是由于通常采用热塑性增韧剂来增加胶膜的成膜性和强度，造成了预浸料粘性不高的缺点，为了确保预浸料与蜂窝的粘接质量，通常在热压罐固化。目前能耗效率意识增强，非热压罐成型(out of autoclaveprocess,OoA)是一项突破性的新技术，相对与热压罐成型，具有设备投入少、运行能耗低、固化尺寸灵活的优点，但是目前适合OoA成型工艺自粘性预浸料鲜见报道，公开的研究资料也不多。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用，其能够减少或避免使用价格高且与树脂基体相容性不好的增韧剂，通过原组分内预聚形成新型的高分子量环氧，增加了与树脂体系的相容性，提高材料状态的稳定性。
为实现上述目的，本发明提供了一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)选料阶段：树脂配方：选取带有双官能团环氧、三官能团环氧、四官能团环氧以及多官能团环氧的环氧树脂改性物中的至少一种；其中，所述双官能团环氧的环氧树脂改性物包括E51，所述三官能团环氧的环氧树脂改性物包括AFG-90和TDE-85，所述四官能团环氧的环氧树脂改性物包括AG-80，所述多官能团酚醛环氧的环氧树脂改性物包括EPALLOY8350；固化剂选用芳香胺类、咪唑、及叔胺类中的至少一种；增韧剂选用液体橡胶，所述液体橡胶表面富于氨基、羟基、异氰酸酯基、和环氧活性基团；(2)化学反应阶段：将树脂配方中按质量百分比计算的20％-100％的环氧树脂改性物与所述固化剂于60℃-130℃下预先发生反应，形成一定大分子量的环氧树脂，即预反应产物，然后将所述预反应产物再与所述增韧剂于60℃-130℃反应形成化学预聚产物；以及(3)将步骤(2)化学反应阶段得到的化学预聚产物中再加入化学当量配比的固化剂，制备出适合熔融法预浸料生产的自粘性预浸料；其中，在化学反应阶段，所述环氧树脂改性物与所述固化剂的化学当量比为100：(3-10)；所述增韧剂占最终制备出的自粘性预浸料质量的10％-30％。
在一优选的实施方式中，所述环氧树脂改性物选用固体和液体类型的环氧树脂改性物混合使用。
在一优选的实施方式中，所述固化剂选用常温液体类型的固化剂或加热能够在环氧树脂体系液化类型的固化剂。
在一优选的实施方式中，所述液体橡胶选用相对分子量不超过10000的液体橡胶。
在一优选的实施方式中，通过步骤(3)制备出的所述自粘性预浸料于25℃的粘度不低于50000pas，所述预浸料粘性等级根据HB7736.8判定为1级。
本发明还提供了上述适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法所制备出的自粘性预浸料。
本发明还提供了上述适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法或上述自粘性预浸料在碳纤维复合材料中的应用。
与现有技术相比，根据本发明的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用具有如下有益效果：
(1)采用通用环氧树脂原材料经过预聚反应，不同类型环氧树脂通过化学键结合成新型大分子量环氧树脂，既能作为体系的增韧剂，同时也能材料状态更稳定；
(2)通过配方组分内原材料树脂与固化剂或其它助剂进行预聚，通过控制反应程度能同时兼顾预浸料的硬挺度以及表面粘性；
(3)无需更改树脂配方组分，配方调整具有很大的调整空间，减少材料开发的时间和成本；
(4)可减少或避免使用价格高且与树脂基体相容性不好的增韧剂，通过原组分内预聚形成新型的高分子量环氧，增加了与树脂体系的相容性，提高材料状态的稳定性。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径可购得。
实施例1
称取35g E51、65g E20加入反应容器内，加热至70℃，开启搅拌器，均匀搅拌30min至树脂混合均匀，加入1g 2-乙基-4-甲基咪唑，控制粘度3万CP@70℃，快速降温至60℃加入其它剩下的固化剂，继续混合20min至固化剂分散均匀。
实施例2
称取60g AG-80、40g E12加入反应容器内，加热至115℃，开启搅拌器，均匀搅拌30min至树脂混合均匀，加入3g DDM，控制粘度3万CP@70℃，降温至60℃加入其它剩下的固化剂，继续混合20min至固化剂分散均匀。
实施例3
称取55g AG-80、35g E12以及10g AGE(活性稀释剂)加入反应容器内，加热至105℃，开启搅拌器，均匀搅拌30min至树脂混合均匀，加入0.5g UR300，控制粘度1.8万CP@70℃，降温至70℃加入其它剩下的固化剂，继续混合20min至固化剂分散均匀。
实施例4
称取40g F631、45g E12g加入反应容器内，加热至120℃，开启搅拌器，均匀搅拌30min至树脂混合均匀，加入15ATBN(胺基活性官能团液体橡胶)，进而加入4.5g DDS，控制粘度4.2万CP@70℃，降温至60℃加入其它剩下的固化剂，继续混合20min至固化剂分散均匀。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (7)
1.一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)选料阶段：
树脂配方：选取带有双官能团环氧、三官能团环氧、四官能团环氧、以及多官能团环氧的环氧树脂改性物中的至少一种；
固化剂选用芳香胺类、咪唑、及叔胺类中的至少一种；
增韧剂选用液体橡胶；
(2)化学反应阶段：将环氧树脂改性物与所述固化剂，于60℃-130℃下预先发生反应，形成一定大分子量的环氧树脂，即预反应产物，然后将所述预反应产物再与所述增韧剂于60℃-130℃反应形成化学预聚产物；以及
(3)将步骤(2)化学反应阶段得到的化学预聚产物中再加入化学当量配比的固化剂，制备出适合熔融法预浸料生产的自粘性预浸料。
2.如权利要求1所述的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂改性物选用固体和液体类型的环氧树脂改性物混合使用。
3.如权利要求1所述的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，其特征在于，所述固化剂选用常温液体类型的固化剂或加热能够在环氧树脂体系液化类型的固化剂。
4.如权利要求1所述的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，其特征在于，所述液体橡胶选用相对分子量不超过10000的液体橡胶。
5.如权利要求1所述的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，其特征在于，通过步骤(3)制备出的所述自粘性预浸料于25℃的粘度不低于50000pas。
6.如权利要求1所述的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法所制备出的自粘性预浸料。
7.权利要求1所述的适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法或权利要求6所述的自粘性预浸料在碳纤维复合材料中的应用。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110885535A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-17 | 上海复合材料科技有限公司 | 一种适用于热压罐始加压环氧树脂组合物的制备方法 |
| CN114076719A (zh) * | 2021-03-15 | 2022-02-22 | 亨弗劳恩(江苏)复合材料研发有限公司 | 一种预浸料用树脂胶膜中挥发份含量的测试方法 |
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2018
- 2018-11-08 CN CN201811325580.6A patent/CN109438713A/zh active Pending
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