CN113004657A - 一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料 - Google Patents

一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂；所述纳米材料为纳米级六钛酸钾、纳米级硅酸盐、纳米级SiO2和纳米级Al2O3中的一种或几种；所述填料为微米级滑石粉、Si3N4晶须和SiC晶须中的一种或几种。本发明采用经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，向树脂中加入纳米材料和填料，显著地提高了热固性树脂的力学性能。

Description

一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料
技术领域
本发明属于纤维增强复合材料技术领域，具体涉及一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料。
背景技术
玻璃纤维增强热固性树脂是指采用玻璃纤维作为增强材料，热固性树脂(包括环氧树脂、酚醛树脂、环氧树脂等)作为基体的纤维增强复合材料，因其比重小，比强度高等特点，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶、电路板、风电等领域。
环氧树脂是优良的热固性树脂。与目前大量应用的不饱和聚酯树脂相比，具有更优良的力学性能、电绝缘性、耐化学药品、耐热和粘合性能。玻璃纤维增强环氧树脂符合材料是应用较广的一种复合材料，其具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异等特点。如何进一步提高玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能，是本领域人员研究的重要方向。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种纤维增强热固性树脂预浸料。该预浸料采用经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，向树脂中加入纳米材料和填料，显著地提高了热固性树脂的力学性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂；所述纳米材料为纳米级六钛酸钾、纳米级硅酸盐、纳米级SiO2和纳米级Al2O3中的一种或几种；所述填料为微米级滑石粉、Si3N4晶须和SiC晶须中的一种或几种；所述纤维的体积为玻璃纤维增强热固性树脂预浸料体积的70％～80％，纳米材料的质量为树脂质量的1％～10％，填料的质量为树脂质量的2％～5％。
上述的一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，所述纤维的体积为玻璃纤维增强热固性树脂预浸料体积的72％～78％，纳米材料的质量为树脂质量的3％～8％，填料的质量为树脂质量的3％～5％。
上述的一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，所述纤维的体积为玻璃纤维增强热固性树脂预浸料体积的75％，纳米材料的质量为树脂质量的5％，填料的质量为树脂质量的4％。
上述的一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，向树脂中加入纳米材料和填料，显著地提高了热固性树脂的力学性能。
2、本发明的纤维增强热固性树脂预浸料经成型固化后拉伸强度达到600MPa以上，抗弯强度达到1000MPa以上。
下面结合实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施方式
实施例1
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述纳米材料为纳米级六钛酸钾；所述填料为微米级滑石粉；所述纤维的体积为纤维增强热固性树脂预浸料体积的70％，纳米材料的质量为树脂质量的1％，填料的质量为树脂质量的2％。
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料的制备方法为：
步骤一、采用离子束辐照纳米材料，辐照剂量为20kGy；
步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经离子束辐照后的纳米材料加入树脂中，搅拌均匀后再加入填料，继续搅拌均匀得到纳米材料、填料和树脂的共混物；
步骤三、将步骤二中所述共混物注入浸渍池中，所述浸渍池上位于纤维穿出的部位设置有刮胶器，调节浸渍池的温度使共混物始终保持熔融状态，然后将玻璃纤维穿过浸渍池进行浸渍处理，得到玻璃纤维增强热固性树脂预浸料。
实施例2
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述纳米材料为纳米级Al2O3；所述填料为Si3N4晶须；所述纤维的体积为纤维增强热固性树脂预浸料体积的80％，纳米材料的质量为树脂质量的10％，填料的质量为树脂质量的5％。
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料的制备方法为：
步骤一、采用离子束辐照纳米材料，辐照剂量为50kGy；
步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经离子束辐照后的纳米材料加入树脂中，搅拌均匀后再加入填料，继续搅拌均匀得到纳米材料、填料和树脂的共混物；
步骤三、将步骤二中所述共混物注入浸渍池中，调节浸渍池的温度使共混物始终保持熔融状态，然后将玻璃纤维穿过浸渍池进行浸渍处理，得到玻璃纤维增强热固性树脂预浸料；所述浸渍池上位于纤维穿出的部位设置有刮胶器。
实施例3
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述纳米材料为纳米级硅酸盐、纳米级SiO2和纳米级Al2O3(质量比为1:1:1)；所述填料为微米级滑石粉和Si3N4晶须(质量比为2:1)；所述纤维的体积为纤维增强热固性树脂预浸料体积的75％，纳米材料的质量为树脂质量的5％，填料的质量为树脂质量的4％。
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料的制备方法为：
步骤一、采用离子束辐照纳米材料，辐照剂量为24kGy；
步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经离子束辐照后的纳米材料加入树脂中，搅拌均匀后再加入填料，继续搅拌均匀得到纳米材料、填料和树脂的共混物；
步骤三、将步骤二中所述共混物注入浸渍池中，调节浸渍池的温度使共混物始终保持熔融状态，然后将玻璃纤维穿过浸渍池进行浸渍处理，得到玻璃纤维增强热固性树脂预浸料；所述浸渍池上位于纤维穿出的部位设置有刮胶器。
实施例4
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述纳米材料为纳米级硅酸盐和纳米级SiO2(质量比为3:1)；所述填料为微米级滑石粉、Si3N4晶须和SiC晶须(质量比为2:1:2)；所述纤维的体积为纤维增强热固性树脂预浸料体积的72％，纳米材料的质量为树脂质量的3％，填料的质量为树脂质量的3％。
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料的制备方法为：
步骤一、采用离子束辐照纳米材料，辐照剂量为40kGy；
步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经离子束辐照后的纳米材料加入树脂中，搅拌均匀后再加入填料，继续搅拌均匀得到纳米材料、填料和树脂的共混物；
步骤三、将步骤二中所述共混物注入浸渍池中，调节浸渍池的温度使共混物始终保持熔融状态，然后将玻璃纤维穿过浸渍池进行浸渍处理，得到玻璃纤维增强热固性树脂预浸料；所述浸渍池上位于纤维穿出的部位设置有刮胶器。
实施例5
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560；所述纳米材料为纳米级六钛酸钾、纳米级硅酸盐、纳米级SiO2和纳米级Al2O3(质量比为2:1:1:2)；所述填料为Si3N4晶须和SiC晶须(质量比为1:1)；所述纤维的体积为纤维增强热固性树脂预浸料体积的78％，纳米材料的质量为树脂质量的8％，填料的质量为树脂质量的5％。
本实施例的纤维增强热固性树脂预浸料的制备方法为：
步骤一、采用离子束辐照纳米材料，辐照剂量为30kGy；
步骤二、在搅拌条件下将步骤一中经离子束辐照后的纳米材料加入树脂中，搅拌均匀后再加入填料，继续搅拌均匀得到纳米材料、填料和树脂的共混物；
步骤三、将步骤二中所述共混物注入浸渍池中，调节浸渍池的温度使共混物始终保持熔融状态，然后将玻璃纤维穿过浸渍池进行浸渍处理，得到玻璃纤维增强热固性树脂预浸料；所述浸渍池上位于纤维穿出的部位设置有刮胶器。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (4)

1.一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，包括纤维，以及覆着于纤维上的纳米材料、填料和树脂的共混物；所述纤维为玻璃纤维；所述树脂为经含环氧基的硅烷偶联剂处理后的环氧树脂；所述纳米材料为纳米级六钛酸钾、纳米级硅酸盐、纳米级SiO2和纳米级Al2O3中的一种或几种；所述填料为微米级滑石粉、Si3N4晶须和SiC晶须中的一种或几种；所述纤维的体积为玻璃纤维增强热固性树脂预浸料体积的70％～80％，纳米材料的质量为树脂质量的1％～10％，填料的质量为树脂质量的2％～5％。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，所述纤维的体积为玻璃纤维增强热固性树脂预浸料体积的72％～78％，纳米材料的质量为树脂质量的3％～8％，填料的质量为树脂质量的3％～5％。
3.根据权利要求2所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，所述纤维的体积为玻璃纤维增强热固性树脂预浸料体积的75％，纳米材料的质量为树脂质量的5％，填料的质量为树脂质量的4％。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种玻璃纤维增强热固性树脂预浸料，其特征在于，所述含环氧基的硅烷偶联剂为KH560。
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