CN111087756A - 耐高温高韧性预浸料及其制备方法 - Google Patents

耐高温高韧性预浸料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111087756A
CN111087756A CN201811235198.6A CN201811235198A CN111087756A CN 111087756 A CN111087756 A CN 111087756A CN 201811235198 A CN201811235198 A CN 201811235198A CN 111087756 A CN111087756 A CN 111087756A
Authority
CN
China
Prior art keywords
epoxy resin
prepreg
resin
toughening layer
thermoplastic resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811235198.6A
Other languages
English (en)
Inventor
张藕生
唐建华
余荣禄
杨文刚
王芳
姚斌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Shanghai Research Institute of Petrochemical Technology filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201811235198.6A priority Critical patent/CN111087756A/zh
Publication of CN111087756A publication Critical patent/CN111087756A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J5/00—Manufacture of articles or shaped materials containing macromolecular substances
    • C08J5/24—Impregnating materials with prepolymers which can be polymerised in situ, e.g. manufacture of prepregs
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2363/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2461/00—Characterised by the use of condensation polymers of aldehydes or ketones; Derivatives of such polymers
    • C08J2461/04—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only
    • C08J2461/16—Condensation polymers of aldehydes or ketones with phenols only of ketones with phenols
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2463/00—Characterised by the use of epoxy resins; Derivatives of epoxy resins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2479/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2461/00 - C08J2477/00
    • C08J2479/04—Polycondensates having nitrogen-containing heterocyclic rings in the main chain; Polyhydrazides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C08J2479/08—Polyimides; Polyester-imides; Polyamide-imides; Polyamide acids or similar polyimide precursors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2481/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing sulfur with or without nitrogen, oxygen, or carbon only; Polysulfones; Derivatives of such polymers
    • C08J2481/06—Polysulfones; Polyethersulfones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
    • C08K7/04—Fibres or whiskers inorganic
    • C08K7/06—Elements

Abstract

本发明涉及一种耐高温高韧性预浸料及其制备方法，主要解决了热熔法预浸料用热塑性树脂增韧环氧树脂基体工艺操作性差且对碳纤维浸渍效果差的问题，通过采用一种预浸料，以总质量按100％计，包括以下组分：环氧树脂基体：22～35％；增强纤维：50～70％；增韧层：8～15％；其特征在于所述增韧层由含有环氧树脂和热塑性树脂的组合中的至少一种组成；所述环氧树脂基体由含有环氧树脂、热塑性树脂和固化剂的组合中的至少一种组成；所述增韧层位于所述增强纤维层带有所述环氧树脂基体的一侧的技术方案，较好地解决了该问题，可用于各种碳纤维复合材料主承力结构件的制备。

Description

耐高温高韧性预浸料及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，特别涉及耐高温高韧性预浸料及其制备方法。
背景技术
以碳纤维、芳纶等高性能纤维为增强材料的先进树脂基复合材料是承力结构件首选的轻质高强结构材料，在航天航空、军工、汽车轻量化等众多领域广泛应用，且应用比重日益增大。先进树脂基复合材料用于主承力结构件的主要性能指标之一是冲击后压缩强度(CAI)，用以表征复合材料的抗低速冲击损伤能力。波音公司提出的BMS8-276标准要求民机主承力结构用复合材料的CAI应达到310MPa。因此，提高复合材料的CAI一直是该领域的研究热点。
高CAI要求复合材料具有高韧性，而提高韧性的主要途径是进行基体树脂增韧和层间增韧。基体树脂增韧优先考虑采用热塑性树脂作为增韧剂，在提高韧性的同时能保证复合材料的耐热性不会下降。Hexcel公司专利EP2607411采用聚醚砜(PES)树脂和聚酰胺(PA)粒子对环氧树脂基体进行复合增韧改性，PES以完全溶解的方式存在于环氧树脂中而PA粒子则以分散状态存在于环氧树脂中，采用该增韧树脂基体制备的碳纤维预浸料其层压板CAI可达到350MPa。由于热塑性树脂含量接近30wt％，该增韧树脂基体的黏度很高，对树脂基体的混合工艺和后续的涂膜、预浸工艺要求很高。益小苏等提出了“离位增韧”技术(CN1923506)，用以解决高含量热塑性树脂直接溶解或分散在树脂基体中所造成一系列工艺问题。“离位增韧”技术将热塑性树脂以薄膜、粉末等形式置于两层经低粘度树脂基体浸渍的碳纤维层之间，有针对性地提高复合材料的层间韧性，从而显著提高复合材料的CAI。中国专利CN104842619A提供了一种高韧性多层结构预浸料制造工艺，在树脂层-纤维层-树脂层三层结构的基础上，增设一层或多层增韧层，增韧层以薄膜、粉末或者织物等形式存在，增韧后的复合材料CAI达到260MPa。尽管上述增韧技术取得了较好的增韧效果，但是同时也带来其它的问题，如“离位增韧”将导致层间刚性和预浸料粘性的丧失，多层增韧结构导致增强纤维体积含量下降，进而影响复合材料的力学强度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中热塑性树脂增韧树脂基体黏度高，制备难度高、浸渍效果差，以及预浸料层压板冲击后压缩强度低，难以满足主承力结构件性能要求的问题，提供一种耐高温高韧性预浸料，通过合理分配热塑性树脂在在树脂基体和增韧层中的用量，得到低黏度高韧性树脂基体，实现了对增强纤维的良好浸渍，通过在浸渍后增强纤维表面覆盖一层高热塑性树脂含量的增韧层，显著提高了层压板的冲击后压缩强度。
本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的耐高温高韧性预浸料的制备方法。
本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的耐高温高韧性预浸料的应用方法。
为解决以上技术问题之一，本发明采用如下技术方案：一种预浸料，以总质量按100％计，包括以下组分：
环氧树脂基体：22～35％；
增强纤维：50～70％；
增韧层：8～15％；
所述增韧层由含有环氧树脂和热塑性树脂的组合中的至少一种组成；所述环氧树脂基体由含有环氧树脂、热塑性树脂和固化剂的组合中的至少一种组成；所述增韧层位于所述增强纤维层带有所述环氧树脂基体的一侧。
上述技术方案中，所述增韧层中不含固化剂。。
上述技术方案中，所述增韧层中的环氧树脂和所述环氧树脂基体中的环氧树脂相同或不同，独立选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂中的至少一种。
上述技术方案中，所述固化剂为二氨基二苯基砜或其衍生物、异构体如苯环上含烷基、卤素等取代基中的至少一种。
上述技术方案中，所述环氧树脂基体还包含潜伏型促进剂；所述的潜伏型促进剂优选为硼-胺络合物或钝化咪唑。
上述技术方案中，所述增韧层中的热塑性树脂和所述环氧树脂基体中的热塑性树脂相同或不同；优选所述热塑性树脂能溶于环氧树脂中；进一步优选为聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚砜中的至少一种。
上述技术方案中，以质量份数计，所述环氧树脂基体含有环氧树脂100份、热塑性树脂0～20份和固化剂27～55份；所述增韧层含有环氧树脂100份、热塑性树脂16～40份；进一步优选，以占所述增韧层总的质量百分数计的所述增韧层中热塑性树脂的含量大于以占所述环氧树脂基体总的质量百分数计的所述环氧树脂基体中热塑性树脂的含量。
上述技术方案中，所述增强纤维为碳纤维、芳纶、玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种；所述增强纤维的形态为连续单向纤维或织物。
为解决以上技术问题之二，本发明采用如下技术方案：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的预浸料的制备方法，包含以下步骤：
a)环氧树脂基体的制备：将所需量的热塑性树脂溶解于环氧树脂中，降温，加入固化剂，得到所述环氧树脂基体；
b)树脂胶膜制备：在热熔法涂膜机上将热塑性树脂增韧环氧树脂基体均匀涂布在离型纸表面，得到所述树脂胶膜；
c)增韧层制备：将所需量的热塑性树脂溶解于环氧树脂中，得到均一、透明的熔体，在热熔法涂膜机上将熔体均匀涂布在离型纸上，得到所述增韧层；
d)预浸料制备：在配备有多组收卷、放卷工位的预浸机上，首先完成树脂胶膜对增强纤维的浸渍，再将增韧层覆盖在增强纤维层上，得到所述预浸料。
上述技术方案中，所述步骤d)在将增韧层覆盖在增强纤维层上后，还优选覆盖PE膜，然后收卷，得到所述的耐高温高韧性预浸料。
为解决以上技术问题之三，本发明采用如下技术方案：一种上述解决技术问题之一所述技术方案中任一所述的预浸料的应用。
上述技术方案中，所述应用并无特殊限定，本领域技术人员可以根据现有工艺技术对本发明的预浸料加以应用，例如应用为轻质高强结构材料，在航天航空、军工、汽车轻量化等众多领域广泛应用。
采用本发明提供的耐高温高韧性预浸料及其制备方法，其优点在于：
1)树脂基体中仅含有适量或者没有添加热塑性树脂增韧剂，而其它增韧剂以增韧层的形式覆盖在预浸料表面，从而保证树脂基体对增强纤维具有良好的浸渍效果；
2)除不含固化剂外，增韧层与树脂基体的组分相同，但热塑性树脂含量更高，在加热、加压和浓度差的作用下，增韧层和树脂基体之间发生组分的相互扩散从而保证增韧层与树脂基体浸渍的纤维层之间有良好界面作用。
3)通过增韧层，大部分热塑性树脂被限定在层间区域，进而提高了复合材料的层间韧性和CAI。
采用本发明的技术方案，制得的耐高温高韧性预浸料，实现了对增强纤维的良好浸渍，显著提高了层压板的冲击后压缩强度，取得了较好的技术效果。
下面通过实施例对本发明做进一步阐述。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。【实施例1】
采用Toray T700×12k碳纤维制备纤维面密度为125g/m2的预浸料，其组成为：
热塑性树脂增韧环氧树脂基体：25wt％
T700×12k碳纤维：65wt％
增韧层：10wt％
1)树脂胶膜制备
树脂基体配方组成为：
四官能环氧树脂(XB 9721，Huntsman公司)：50份
三官能环氧树脂(MY0510，Huntsman公司)：20份
双酚A环氧树脂(CYD128，巴陵石化)：30份
聚醚砜(5003P，日本住友)：16.5份
4,4’-二氨基二苯基砜：49份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到XB 9721、MY0510和CYD128环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至150℃，待PES完全溶解后降温至80℃，再加入4,4’-二氨基二苯基砜粉末，混合均匀。
树脂胶膜制备：将上述树脂基体倒入涂膜机树脂槽中，在90℃涂膜温度下将树脂基体均匀涂覆在离型纸上。树脂胶膜面密度为24g/m2。
2)增韧层制备
增韧层树脂配方组成为：
四官能环氧树脂(XB 9721，Huntsman公司)：50份
三官能环氧树脂(MY0510，Huntsman公司)：20份
双酚A环氧树脂(CYD128，巴陵石化)：30份
聚醚砜(5003P，日本住友)：38.9份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到XB 9721、MY0510和CYD128环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至180℃，待PES完全溶解后降温至120℃，出料，冷却至室温。
增韧层制备：将增韧层树脂放入涂膜机树脂槽中，在130℃涂膜温度下将树脂均匀涂覆在离型纸上，得到面密度为19.2g/m2的增韧层。
3)预浸料制备
将两卷树脂胶膜分别放在预浸机前端的上、下放卷工位上，将增韧层放置在预浸机中部的放卷工位上。在第一、二加热辊和加热板处，上、下两层树脂胶膜完成对单向排列的碳纤维的浸渍。随后收卷上层离型纸，将增韧层从中部放卷工位放卷，覆盖在预浸料表面，在第三加热辊和加热板处完成增韧层对预浸料表面的贴合。经过冷却板冷却后收卷上层离型纸，覆盖PE膜，最后完成预浸料收卷。预浸机第一、二、三加热辊和加热板温度均为110℃。
4)层压板制备与性能评价：
按GB/T 21239-2007标准要求将预浸料裁切成合适的尺寸，进行铺层，铺层顺序为[45/0/-45/90]S，放入热压罐中固化，固化工艺为120℃/1h+180℃/2h，升温速率为2℃/min，固化后层压板经切割后得到尺寸为150mm×100mm×5mm的测试样板。按照标准对样板进行冲击后压缩强度测试。
【比较例1】
采用Toray T700×12k碳纤维制备纤维面密度为125g/m2的预浸料，其组成为：
热塑性树脂增韧环氧树脂基体：25wt％
T700×12k碳纤维：65wt％
增韧层：10wt％
1)树脂胶膜制备
树脂基体配方组成为：
四官能环氧树脂(XB 9721，Huntsman公司)：50份
三官能环氧树脂(MY0510，Huntsman公司)：20份
双酚A环氧树脂(CYD128，巴陵石化)：30份
聚醚砜(5003P，日本住友)：16.5份
4,4’-二氨基二苯基砜：49份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到XB 9721、MY0510和CYD128环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至150℃，待PES完全溶解后降温至80℃，再加入4,4’-二氨基二苯基砜粉末，混合均匀。
树脂胶膜制备：将上述树脂基体倒入涂膜机树脂槽中，在90℃涂膜温度下将树脂基体均匀涂覆在离型纸上。树脂胶膜面密度为24g/m2。
2)增韧层制备
将聚醚砜(5003P，日本住友)溶解在四氢呋喃中，溶液质量浓度为10％。溶液涂布在水平放置的玻璃板上，待溶剂挥发后得到面密度为19.2g/m2的增韧层。
3)预浸料制备
将两卷树脂胶膜分别放在预浸机前端的上、下放卷工位上，将增韧层放置在预浸机中部的放卷工位上。在第一、二加热辊和加热板处，上、下两层树脂胶膜完成对单向排列的碳纤维的浸渍。经过冷却板冷却后收卷上层离型纸，覆盖PE膜，最后完成预浸料收卷。预浸机第一、二、三加热辊和加热板温度均为110℃。
4)层压板制备与性能评价：
按GB/T 21239-2007标准要求将预浸料裁切成合适的尺寸，进行铺层，两层预浸料中间插入一层增韧层，预浸料铺层顺序为[45/0/-45/90]S，放入热压罐中固化，固化工艺为120℃/1h+180℃/2h，升温速率为2℃/min，固化后层压板经切割后得到尺寸为150mm×100mm×5mm的测试样板。按照标准对样板进行冲击后压缩强度测试。
【实施例2～3】
与实施例1不同之处在于，实施例2和3分别将热塑性树脂更换为聚醚酰亚胺(Ultem 1010，Sabic)、聚醚醚酮(VICTREX 90P)。
【实施例4～6】
与实施例1不同之处在于，实施例4～6分别将碳纤维更换为上海石化SCF 35S-12k、Toray T800S-24k和Toray T800H-12k。
【实施例7】
采用Toray T800s×24k碳纤维制备纤维面密度为150g/m2的预浸料，其组成为：
热塑性树脂增韧环氧树脂基体：25wt％
T700×12k碳纤维：65wt％
增韧层：10wt％
1)树脂胶膜制备
树脂基体配方组成为：
四官能环氧树脂(XB 9721，Huntsman公司)：40份
5,5-二甲基海因环氧树脂(MHR-070，湖北锡太公司)：30份
双酚A环氧树脂(CYD128，巴陵石化)：30份
聚醚砜(5003P，日本住友)：19.8份
3,3’-二氨基二苯基砜：45.6份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到XB 9721、MHR-070和CYD128环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至150℃，待PES完全溶解后降温至80℃，再加入4,4’-二氨基二苯基砜粉末，混合均匀。
树脂胶膜制备：将上述树脂基体倒入涂膜机树脂槽中，在90℃涂膜温度下将树脂基体均匀涂覆在离型纸上。树脂胶膜面密度为28.5g/m2。
2)增韧层制备
增韧层树脂配方组成为：
四官能环氧树脂(XB 9721，Huntsman公司)：40份
5,5-二甲基海因环氧树脂(MHR-070，湖北锡太公司)：30份
双酚A环氧树脂(CYD128，巴陵石化)：30份
聚醚砜(5003P，日本住友)：37份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到XB 9721、MHR-070和CYD128环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至180℃，待PES完全溶解后降温至120℃，出料，冷却至室温。
增韧层制备：将增韧层树脂放入涂膜机树脂槽中，在130℃涂膜温度下将树脂均匀涂覆在离型纸上，得到面密度为23.8g/m2的增韧层。
预浸料及层压板制备工艺与实施例1相同。
【实施例8】
采用Toray T800S×24k碳纤维制备纤维面密度为150g/m2的预浸料，其组成为：
热塑性树脂增韧环氧树脂基体：25wt％
T700×12k碳纤维：65wt％
增韧层：10wt％
1)树脂胶膜制备
树脂基体配方组成为：
三官能环氧树脂(MY0510，Huntsman公司)：30份
5,5-二甲基海因环氧树脂(MHR-070，湖北锡太公司)：30份
双酚F环氧树脂(DER 354，DOW)：40份
聚醚砜(5003P，日本住友)：25.7份
4,4’-二氨基二苯基砜：45.8份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到MY0510、MHR-070和DER 354环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至150℃，待PES完全溶解后降温至80℃，再加入4,4’-二氨基二苯基砜粉末，混合均匀。
树脂胶膜制备：将上述树脂基体倒入涂膜机树脂槽中，在90℃涂膜温度下将树脂基体均匀涂覆在离型纸上。树脂胶膜面密度为28.5g/m2。
2)增韧层制备
增韧层树脂配方组成为：
三官能环氧树脂(MY0510，Huntsman公司)：30份
5,5-二甲基海因环氧树脂(MHR-070，湖北锡太公司)：30份
双酚F环氧树脂(DER 354，DOW)：40份
聚醚砜(5003P，日本住友)：42.8份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到MY0510、MHR-070和DER 354环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至180℃，待PES完全溶解后降温至120℃，出料，冷却至室温。
增韧层制备：将增韧层树脂放入涂膜机树脂槽中，在130℃涂膜温度下将树脂均匀涂覆在离型纸上，得到面密度为23.8g/m2的增韧层。
预浸料及层压板制备工艺与实施例1相同。
【比较例1】
采用Toray T700×12k碳纤维制备纤维面密度为125g/m2的预浸料，其组成为：
热塑性树脂增韧环氧树脂基体：25wt％
T700×12k碳纤维：65wt％
增韧层：10wt％
1)树脂胶膜制备
树脂基体配方组成为：
四官能环氧树脂(XB 9721，Huntsman公司)：50份
三官能环氧树脂(MY0510，Huntsman公司)：20份
双酚A环氧树脂(CYD128，巴陵石化)：30份
聚醚砜(5003P，日本住友)：16.5份
4,4’-二氨基二苯基砜：49份
混合工艺步骤：将聚醚砜5003P加入到XB 9721、MY0510和CYD128环氧树脂混合物中，在氮气保护下搅拌升温至150℃，待PES完全溶解后降温至80℃，再加入4,4’-二氨基二苯基砜粉末，混合均匀。
树脂胶膜制备：将上述树脂基体倒入涂膜机树脂槽中，在90℃涂膜温度下将树脂基体均匀涂覆在离型纸上。树脂胶膜面密度为24g/m2。
2)增韧层制备
将聚醚砜(5003P，日本住友)溶解在四氢呋喃中，溶液质量浓度为10％。溶液涂布在水平放置的玻璃板上，待溶剂挥发后得到面密度为19.2g/m2的增韧层。
3)预浸料制备
将两卷树脂胶膜分别放在预浸机前端的上、下放卷工位上，将增韧层放置在预浸机中部的放卷工位上。在第一、二加热辊和加热板处，上、下两层树脂胶膜完成对单向排列的碳纤维的浸渍。经过冷却板冷却后收卷上层离型纸，覆盖PE膜，最后完成预浸料收卷。预浸机第一、二、三加热辊和加热板温度均为110℃。
4)层压板制备与性能评价：
按GB/T 21239-2007标准要求将预浸料裁切成合适的尺寸，进行铺层，两层预浸料中间插入一层增韧层，预浸料铺层顺序为[45/0/-45/90]S，放入热压罐中固化，固化工艺为120℃/1h+180℃/2h，升温速率为2℃/min，固化后层压板经切割后得到尺寸为150mm×100mm×5mm的测试样板。按照标准对样板进行冲击后压缩强度测试。
【比较例2～3】
采用与比较例1相同的方式进行预浸料和层压板制备，所用碳纤维分别为SCF 35S×12k和Toray T800S×24k。
附表1
Figure BDA0001838034540000101

Claims (10)

1.一种预浸料，以总质量按100％计，包括以下组分：
环氧树脂基体：22～35％；
增强纤维：50～70％；
增韧层：8～15％；
其特征在于所述增韧层由含有环氧树脂和热塑性树脂的组合中的至少一种组成；所述环氧树脂基体由含有环氧树脂、热塑性树脂和固化剂的组合中的至少一种组成；所述增韧层位于所述增强纤维层带有所述环氧树脂基体的一侧。
2.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于所述增韧层中不含固化剂。
3.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于所述增韧层中的环氧树脂和所述环氧树脂基体中的环氧树脂相同或不同，独立选自缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺环氧树脂中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于所述固化剂为二氨基二苯基砜或其衍生物、异构体；如苯环上含烷基、卤素等取代基中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于所述环氧树脂基体还包含潜伏型促进剂；所述的潜伏型促进剂优选为硼-胺络合物或钝化咪唑。
6.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于所述增韧层中的热塑性树脂和所述环氧树脂基体中的热塑性树脂相同或不同；优选所述热塑性树脂能溶于环氧树脂中；进一步优选为聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚砜中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于以质量份数计，所述环氧树脂基体含有环氧树脂100份、热塑性树脂0～20份和固化剂27～55份；所述增韧层含有环氧树脂100份、热塑性树脂16～40份；进一步优选，以占所述增韧层总的质量百分数计的所述增韧层中热塑性树脂的含量大于以占所述环氧树脂基体总的质量百分数计的所述环氧树脂基体中热塑性树脂的含量。
8.根据权利要求1所述的预浸料，其特征在于所述增强纤维为碳纤维、芳纶、玻璃纤维、玄武岩纤维中的至少一种；所述增强纤维的形态为连续单向纤维或织物。
9.一种权利要求1～8任一所述预浸料的制备方法，包含以下步骤：
a)环氧树脂基体的制备：将所需量的热塑性树脂溶解于环氧树脂中，降温，加入固化剂，得到所述环氧树脂基体；
b)树脂胶膜制备：在热熔法涂膜机上将热塑性树脂增韧环氧树脂基体均匀涂布在离型纸表面，得到所述树脂胶膜；
c)增韧层制备：将所需量的热塑性树脂溶解于环氧树脂中，得到均一、透明的熔体，在热熔法涂膜机上将熔体均匀涂布在离型纸上，得到所述增韧层；
d)预浸料制备：在配备有多组收卷、放卷工位的预浸机上，首先完成树脂胶膜对增强纤维的浸渍，再将增韧层覆盖在增强纤维层上，得到所述预浸料。
10.一种权利要求1～8任一项所述的预浸料的应用。
CN201811235198.6A 2018-10-23 2018-10-23 耐高温高韧性预浸料及其制备方法 Pending CN111087756A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811235198.6A CN111087756A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 耐高温高韧性预浸料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811235198.6A CN111087756A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 耐高温高韧性预浸料及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111087756A true CN111087756A (zh) 2020-05-01

Family

ID=70392548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811235198.6A Pending CN111087756A (zh) 2018-10-23 2018-10-23 耐高温高韧性预浸料及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111087756A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112677581A (zh) * 2020-12-28 2021-04-20 芜湖小天鹅制冷设备有限公司 一种碳纤维预浸料及其制备方法和应用
CN113650388A (zh) * 2021-07-30 2021-11-16 中国航发北京航空材料研究院 一种z向高导热环氧树脂基连续纤维增强复合材料层合板
CN114133606A (zh) * 2021-12-29 2022-03-04 中国航空制造技术研究院 高韧性热固性树脂基预浸料的制备方法及系统
CN114656753A (zh) * 2022-03-31 2022-06-24 江苏恒神股份有限公司 一种高压拉比预浸料及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923506A (zh) * 2006-07-19 2007-03-07 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 一种增韧的复合材料层合板及其制备方法
CN103552331A (zh) * 2013-10-25 2014-02-05 中航复合材料有限责任公司 一种热塑性树脂超细纤维膜增韧预浸料的制备方法
US20140170408A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Cytec Industries Inc Particle Toughening for Improving Fracture Toughness

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1923506A (zh) * 2006-07-19 2007-03-07 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 一种增韧的复合材料层合板及其制备方法
US20140170408A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Cytec Industries Inc Particle Toughening for Improving Fracture Toughness
CN103552331A (zh) * 2013-10-25 2014-02-05 中航复合材料有限责任公司 一种热塑性树脂超细纤维膜增韧预浸料的制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112677581A (zh) * 2020-12-28 2021-04-20 芜湖小天鹅制冷设备有限公司 一种碳纤维预浸料及其制备方法和应用
CN112677581B (zh) * 2020-12-28 2023-11-14 芜湖小天鹅制冷设备有限公司 一种碳纤维预浸料及其制备方法和应用
CN113650388A (zh) * 2021-07-30 2021-11-16 中国航发北京航空材料研究院 一种z向高导热环氧树脂基连续纤维增强复合材料层合板
CN114133606A (zh) * 2021-12-29 2022-03-04 中国航空制造技术研究院 高韧性热固性树脂基预浸料的制备方法及系统
CN114656753A (zh) * 2022-03-31 2022-06-24 江苏恒神股份有限公司 一种高压拉比预浸料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111086283B (zh) 耐高温高韧性预浸料及制备方法
CN111087756A (zh) 耐高温高韧性预浸料及其制备方法
CN104842619B (zh) 高韧性多层结构预浸料制造工艺
US9868265B2 (en) Structured thermoplastic in composite interleaves
NZ511534A (en) Moulding materials
EP2607411A1 (en) Improvements in or relating to fibre reinforced materials
EP3331689B1 (en) Moulding materials with improved surface finish
CN112976748A (zh) 一种用于新能源汽车电池箱的超混杂防火预浸料及制备方法
CN111087757B (zh) 耐高温高韧性预浸料及其制备方法和应用
CA3005055A1 (en) Hybrid veil as interlayer in composite materials
CN113650375B (zh) 一种耐冲击、阻燃的地板及其制备方法
US7267868B2 (en) Composite products and molded articles obtained from said products
CN110461917B (zh) 预浸料坯以及纤维增强复合材料
CN114872386B (zh) 一种非对称飞机地板及其制备方法
EP3086923B1 (en) Improvements in or relating to laminates
EP2976217B1 (en) Composite material
CN112677602B (zh) 一种用于预浸料的增韧材料、高韧性复合材料及其制备方法
CN111890771A (zh) 一种强界面宽温域的阻尼插层及连续纤维增强复合材料
GB2533629A (en) Moulding materials with improved surface finish
US11772357B2 (en) Surface veil and surface film integrated prepreg layer and processes for making the same
AU644701B2 (en) Improved composite tooling
US20180361689A1 (en) Improvements in or relating to electrically conducting materials
CN112679908A (zh) 一种预浸料增韧材料、高韧性预浸料及其制备方法
WO2021172247A1 (ja) 強化繊維ステッチ基材、プリフォーム材、及び繊維強化複合材料、並びにこれらの製造方法
KR101884606B1 (ko) 고내충격성고강도 특성을 갖는 복합재료용 에폭시 수지 조성물

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination