改性環(huán)氧樹脂基體材料和改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料及它們的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于反應(yīng)性微凝膠的高強高韌改性環(huán)氧樹脂基體材料和改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料及它們的制備方法，改性環(huán)氧樹脂基體材料，由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、低分子量聚丙烯酸酯、安息香、溶劑、反應(yīng)性微凝膠所組成，其組成質(zhì)量比為：100:4-8:0.5-2:1-2:0.2-0.4:40-80:5-15。本發(fā)明反應(yīng)性微凝膠增韌改性環(huán)氧樹脂基體具有良好的熱性能和沖擊韌性，在提高沖擊強度的基礎(chǔ)上未降低熱性能，本發(fā)明改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料工藝簡單，便于工業(yè)生產(chǎn)，并具有良好的力學性能。
【專利說明】改性環(huán)氧樹脂基體材料和改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料及它們的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料與復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種基于反應(yīng)性微凝膠的高強高韌改性環(huán)氧樹脂基體材料和改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料及它們的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧樹脂由于其優(yōu)良的機械性能、熱性能、電性能、耐化學腐蝕性能和工藝適應(yīng)性在電子信息、航天、交通、復(fù)合材料等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，目前市面主要環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂，由于其分子結(jié)構(gòu)中存在豐富的苯環(huán)剛性結(jié)構(gòu)使得其固化物沖擊韌性較差從而限制了其應(yīng)用。隨著社會發(fā)展，對于高性能的環(huán)氧樹脂的需求日益增加。
[0003]目前對環(huán)氧樹脂的增韌手段主要有在分子結(jié)構(gòu)中引入柔性鏈段如長鏈烷基縮水甘油醚(如丁基縮水甘油醚、十二烷基縮水甘油醚等)、端環(huán)氧基聚醚等，與橡膠共混改性，與工程塑料共混改性等，上述方法在提高固化物沖擊韌性的同時使固化物的拉伸強度、彎曲強度、壓縮強度和耐熱性有不同程度下降，以及其他缺陷。反應(yīng)性微凝膠分子內(nèi)部為彈性體結(jié)構(gòu)可以吸收大量沖技能，表面含有豐富的活性基團如羧基可以與環(huán)氧基團反應(yīng)生成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，改善界面性能，在提高固化物沖擊韌性的同時不影響其他性能，目前主要應(yīng)用于環(huán)氧樹脂涂料，將其用于復(fù)合材料尚未有相關(guān)報道。
[0004]碳纖維復(fù)合材料以聚合物為基體，以碳纖維為增強相，由于其密度低、比強度高、比剛度高、工藝適應(yīng)性強等優(yōu)良特性，在航空航天、交通、電子信息、電工等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，隨著經(jīng)濟和科技發(fā)展，對于高性能的碳纖維復(fù)合材料的需求日益增加。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，而提供一種高強高韌改性環(huán)氧樹脂基體材料及改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料和它們的制備方法。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種改性環(huán)氧樹脂基體材料，由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、低分子量聚丙烯酸酯、安息香、溶劑、反應(yīng)性微凝膠所組成，其組成質(zhì)量比為:100:4-8:0.5-2:1-2:0.2-0.4:40-80:5-15。
[0007]進一步，所述的環(huán)氧樹脂為下述結(jié)構(gòu)式的雙酚A型環(huán)氧樹脂:
[0008]

【權(quán)利要求】
1.一種改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于，由環(huán)氧樹脂、固化劑、促進劑、低分子量聚丙烯酸酯、安息香、溶劑、反應(yīng)性微凝膠所組成，其組成質(zhì)量比為:100:4-8:0.5-2:1-2:0.2-0.4:40-80:5-15。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于，所述的環(huán)氧樹脂為下述結(jié)構(gòu)式的雙酚A型環(huán)氧樹脂:
所述環(huán)氧樹脂的環(huán)氧值為0.1-0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于，所述的固化劑為雙氰胺和改性雙氰胺中的至少一種，結(jié)構(gòu)如下:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于:所述的促進劑為有機脲，平均粒徑為10微米的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于，所述的低分子量聚丙烯酸酯為丙烯酸丁酯、丙烯酸異辛酯的均聚物或者共聚物，數(shù)均分子量為5000-20000。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于，所述的溶劑為丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸仲丁酯、甲苯、二甲苯中的一種或者它們?nèi)我馀浔鹊幕旌衔铩?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性環(huán)氧樹脂基體材料，其特征在于，所述的反應(yīng)性微凝膠為含有羧基的丙烯酸酯型反應(yīng)性微凝膠。
8.一種制備上述權(quán)利要求1至7中任一所述改性環(huán)氧樹脂基體材料的方法，其特征在于，其制備步驟如下: (1)將環(huán)氧樹脂與溶劑按照配比放入高速分散機，攪拌20至60分鐘分鐘使環(huán)氧樹脂溶解； (2)依次加入固化劑、促進劑、低分子量聚丙烯酸酯、安息香、反應(yīng)性微凝膠高速分散形成穩(wěn)定的分散體； (3)將分散體加入到高壓均質(zhì)機，在5-10MPa條件下進行高壓均質(zhì)處理，使微凝膠充分分散得到改性環(huán)氧樹脂基體材料。
9.一種改性環(huán)氧樹脂基碳纖維的復(fù)合材料，其特征在于，由碳纖維布和脫溶劑的改性環(huán)氧樹脂組成，其組成質(zhì)量比為:30-70:70-30，所述的改性環(huán)氧樹脂為上述權(quán)利要求1至7中任一所述改性環(huán)氧樹脂基體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述改性環(huán)氧樹脂基碳纖維的復(fù)合材料，其特征在于，所述碳纖維布為單層。
11.一種制備上述權(quán)利要求9至10中任一所述改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，其制備步驟如下:(1)將環(huán)氧樹脂與溶劑按照配比放入高速分散機，充分攪拌使環(huán)氧樹脂溶解； (2)依次加入固化劑、促進劑、低分子量聚丙烯酸酯、安息香、反應(yīng)性微凝膠高速分散形成穩(wěn)定的分散體； (3)將分散體加入到高壓均質(zhì)機，在5-10MPa條件下進行高壓均質(zhì)處理，使反應(yīng)性微凝膠充分分散得到改性環(huán)氧樹脂基體材料； (4)采用連續(xù)浸潰工藝，通過擠膠輥牽引，使得改性環(huán)氧樹脂基體對碳纖維充分浸潤，然后進行充分干燥脫除溶劑，機械切割得到改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的毛坯料； (5)將改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的毛坯料置于模具中，進行熱壓定型； (6)熱壓定型后的改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料進行固化，得到改性環(huán)氧樹脂基體與碳纖維復(fù)合材料。
12.根據(jù)權(quán)利要11所述改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(4)中的干燥溫度為70-110°C，干燥時間為15-30分鐘。
13.根據(jù)權(quán)利要11所述改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中熱壓溫度為90-120°C，熱壓時間為30-120秒，熱壓壓力0.5-1.5MPa。
14.根據(jù)權(quán)利要11所述改性環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(6)中固化溫度為160-200°C，固化時間為10-130分鐘。
【文檔編號】C08J5/04GK104164052SQ201410345863
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】樊慶春, 文峰, 汪應(yīng)山 申請人:東莞市新秀電子有限公司