專利名稱：酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國內(nèi)市場對碳纖維的需求量也逐年在增加，且碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域也逐步擴(kuò)大。碳纖維它不僅廣泛用于飛機(jī)、火箭、兵工武器等軍事方面，而且已大量應(yīng)用于核電、風(fēng)力發(fā)電、沿海油田、汽車、自行車、高爾夫球桿、釣魚竿等生活領(lǐng)域。碳纖維樹脂基復(fù)合材料，它具有高的比強(qiáng)度、比模量、抗腐蝕、耐摩擦、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)電性能優(yōu)異、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)。碳纖維產(chǎn)品以它優(yōu)異的性能逐步替代了傳統(tǒng)材料，而碳纖維預(yù)浸布是多數(shù)碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品的必備原料，對碳纖維預(yù)浸布的研究對整個碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用。世界上的發(fā)達(dá)國家，尤其是碳纖維的主要生產(chǎn)國已建立起集碳纖維原絲生產(chǎn)、碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的生產(chǎn)一體化的生產(chǎn)體制。發(fā)達(dá)國家積極擴(kuò)大其碳纖維產(chǎn)業(yè)在市場上的占有率，而我國在碳纖維原絲生產(chǎn)雖然有了一定的突破，但其碳纖維的下游產(chǎn)業(yè)還沒有形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)雖有一些預(yù)浸布的生產(chǎn)廠家，但大多數(shù)制備碳纖維預(yù)浸布的原絲仍以國外進(jìn)口為主，如何將國內(nèi)自主研發(fā)的碳纖維原絲轉(zhuǎn)換成高品質(zhì)的預(yù)浸布，從而部分替代國外產(chǎn)品，并且進(jìn)一步促進(jìn)國內(nèi)原絲產(chǎn)業(yè)的深層開發(fā)，具有重要的研究意義。我國對碳纖維的研究開始于上世紀(jì)60年代，從全國第一次碳纖維復(fù)合材料會議之后，我國開始逐漸重視碳纖維及其復(fù)合材料的研究，經(jīng)過多年的發(fā)展，具有了一定的生產(chǎn)能力，但仍然無法滿足國內(nèi)市場對碳纖維的需求。2009年我國第一個百噸級碳纖維生產(chǎn)基建成并投產(chǎn)，其自主研發(fā)的聚丙烯腈基碳纖維已達(dá)到國際先進(jìn)水平，這表示我國的高性能碳纖維產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入了一個新的階段。我國碳纖維的研究進(jìn)展雖然取得了巨大的成果，但與國外的先進(jìn)水平還存在著很大的差距。日本東麗生產(chǎn)的T300碳纖維具有良好的集束性和開纖性，纖維在排布過程中毛絲量少，國產(chǎn)碳纖維的集束性和開纖性還有待提高，在排布過程中毛絲量也較多。其他更高性能纖維還不能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法。本發(fā)明以聚丙烯腈碳纖維和酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂為原料，制備出了一種碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂復(fù)合材料。本發(fā)明包括以下步驟1、碳纖維布的編織使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物，鋼筘為10cm50筘，紡織的組織形式是平紋，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。這種布的特點(diǎn)是交織點(diǎn)多，質(zhì)地堅(jiān)牢、表面平整，較為輕薄，耐磨性好，透氣性好。2、樹脂膠液的配備將固化劑按照比例倒入裝有酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂的容器中，用攪拌器攪拌45 70min，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空20 30min，抽取樹脂中含有的氣泡；在常溫下靜置24h ；所述的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與固化劑的混合質(zhì)量比=100 0. 9 1. 5 ；所述的固化劑為過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)或過氧化氫異丙苯(CHP)或過氧化二異丙苯(DCP)；3、預(yù)浸布的制備將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在步驟1制備的碳纖維布上； 在雙輥開煉機(jī)上加壓加熱到50°C 70°C，使樹脂充分的浸漬到碳纖維布中制備預(yù)浸布；用聚四氟乙烯薄膜封好后在室溫下自然陰干3 5天。4、碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂層合板的制備用雙面膠將聚四氟乙烯薄膜平鋪在清洗好的模具上并排除含有的氣泡，這樣做的目的是方便脫模且能減少膠液對模具的侵蝕；將步驟3制得的預(yù)浸布按規(guī)定尺寸裁剪好，鋪覆于模具中，排除氣泡后平鋪于模具上，在平板熱壓機(jī)上熱壓成型，自然冷卻后脫模。5、將步驟4制得的碳纖維板切割成標(biāo)準(zhǔn)測試樣條，進(jìn)行拉伸、彎曲性能測試，最高拉伸強(qiáng)度達(dá)到1062MPa，最高彎曲強(qiáng)度達(dá)到1965MPa。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是(1)本發(fā)明制備流程簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。(2)采用低成本的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂和中溫固化劑做為固化體系，模壓成型工藝有效的避免使用復(fù)雜的生產(chǎn)設(shè)備。(3)采用本發(fā)明制備的碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，同時擁有出色的耐熱性、耐濕性。制備的碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)到1400MPa 1965MPa。(4)采用本發(fā)明制備的碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂復(fù)合材料可用于高性能民用結(jié)構(gòu)材料以及某些極端苛刻條件下的結(jié)構(gòu)材料等。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 實(shí)施例的步驟是1、使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物。2D機(jī)織織物具有很多的優(yōu)異性能，包括鋪放特性優(yōu)異、面內(nèi)性能優(yōu)異、機(jī)械化織造程度高等特點(diǎn)，其適用于大面積鋪放；碳纖維絲的經(jīng)向抗拉強(qiáng)力很大，但碳纖維緯向強(qiáng)度非常低，而且很不耐磨，在織造中很容易起毛，所以完成織造必須要有合適的張力。取兩個中框，每個中框中裝上100根絲，取10cm50筘的鋼筘安裝好。將碳纖維原絲剪裁成1.6m —根，總共剪取200根，將200 根碳纖維絲分成8束，每束系在一處。將每根碳纖維絲依次穿過中框和鋼筘，碳纖維絲穿過中框的次序?yàn)榍?后-前-后。穿好之后，將每束碳纖維絲拉直固定。張力要適當(dāng)，張力過小，則預(yù)制件松散不平整，張力過大，碳纖維絲極易斷裂。取一支纏好碳纖維絲的梭子，手動穿緯線，緯線距離要控制好。織好后即可取下留用，最終得到最終獲得經(jīng)密為51，緯密為53 碳纖維平紋織物。在織造過程中，緯線力度的控制很重要，但由于手工穿緯線，導(dǎo)致碳纖維預(yù)制件的面密度并不是十分均勻，這對后期碳纖維復(fù)合材料制品的性能有一定的影響。編織好之后，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。
2、選用過氧化氫異丙苯(CHP)作為固化劑，用過氧化氫異丙苯(CHP)與酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂混溶。質(zhì)量比為酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂過氧化氫異丙=100 0.9 1. 5，配制成一定比例的樹脂膠液固化體系。用機(jī)械攪拌器攪拌70min，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空20min，抽取樹脂中含有的氣泡，靜置待用。3、將步驟1制作好的碳纖維織物裁剪成規(guī)定尺寸。在室溫下將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在裁好的碳纖維織物的兩面，放置一段時間后，再次涂刷步驟2制備的樹脂膠液，盡量使樹脂浸透碳纖維織物。將涂抹過膠液的碳纖維布放在雙輥開煉機(jī)上，調(diào)節(jié)兩個輥輪之間的間距，使預(yù)浸布達(dá)到一定的厚度，開動機(jī)器，反復(fù)滾壓，以除去多余的樹脂，使樹脂含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，雙輥開煉機(jī)的溫度為50°C，加熱有利于樹脂膠液中低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)，同時又能使提高預(yù)浸程度。直到樹脂均勻浸漬于碳纖維中，將預(yù)浸布取下，覆膜，切邊，低溫保存待用。4、將步驟3制作的預(yù)浸布剪裁成規(guī)定尺寸，清理干凈模具，表面覆蓋上膜壓緊，確保膜中間沒有氣泡。揭掉預(yù)浸布表面的薄膜，然后將其疊放在模具中，鋪層時要保證表面平整，且鋪放整齊，每層之間要壓緊以排除氣泡。彎曲試樣的鋪疊層數(shù)為10層，拉伸試樣的鋪疊層數(shù)為12層。把模具放入平板硫化機(jī)中熱壓成型。過氧化氫異丙苯(CHP)體系固化工藝為 120°C 固化 2. 后，148°C 固化 68min ；或 110°C 固化 2. ^!后，140°C 固化 70min ；或 130°C 固化1. 5h后，150°C固化45min ；測得彎曲強(qiáng)度為1965MPa。實(shí)施例2 1、使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物。2D機(jī)織織物具有很多的優(yōu)異性能，包括鋪放特性優(yōu)異、面內(nèi)性能優(yōu)異、機(jī)械化織造程度高等特點(diǎn)，其適用于大面積鋪放；碳纖維絲的經(jīng)向抗拉強(qiáng)力很大，但碳纖維緯向強(qiáng)度非常低，而且很不耐磨，在織造中很容易起毛，所以完成織造必須要有合適的張力。取兩個中框，每個中框中裝上110根絲，取10cm50筘的鋼筘安裝好。將碳纖維原絲剪裁成1. 7m 一根，總共剪取210根，將210 根碳纖維絲分成7束，每束系在一處。將每根碳纖維絲依次穿過中框和鋼筘，碳纖維絲穿過中框的次序?yàn)榍?后-前-后。穿好之后，將每束碳纖維絲拉直固定。張力要適當(dāng)，張力過小，則預(yù)制件松散不平整，張力過大，碳纖維絲極易斷裂。取一支纏好碳纖維絲的梭子，手動穿緯線，緯線距離要控制好?？椇煤蠹纯扇∠铝粲?，最終得到最終獲得經(jīng)密為51，緯密為53 碳纖維平紋織物。在織造過程中，緯線力度的控制很重要，但由于手工穿緯線，導(dǎo)致碳纖維預(yù)制件的面密度并不是十分均勻，這對后期碳纖維復(fù)合材料制品的性能有一定的影響。編織好之后，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。2、選用過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)作為固化劑。用過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 與酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂按不同比例混溶。質(zhì)量比為酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂過氧化苯甲酸叔丁酯=100 0.9 1.5，配制成一定比例的樹脂膠液固化體系。用機(jī)械攪拌器攪拌60min，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空^min，抽取樹脂中含有的氣泡，靜置待用。3、將步驟1制作好的碳纖維織物裁剪成規(guī)定尺寸。在室溫下將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在裁好的碳纖維織物的兩面，放置一段時間后，再次涂刷步驟2制備的樹脂膠液，盡量使樹脂浸透碳纖維織物。將涂抹過膠液的碳纖維布放在雙輥開煉機(jī)上，調(diào)節(jié)兩個輥輪之間的間距，使預(yù)浸布達(dá)到一定的厚度，開動機(jī)器，反復(fù)滾壓，以除去多余的樹脂，使樹脂含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，雙輥開煉機(jī)的溫度為65°C，加熱有利于樹脂膠液中低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)，同時又能使提高預(yù)浸程度。直到樹脂均勻浸漬于碳纖維中，將預(yù)浸布取下，覆膜，切邊，低溫保存待用。4、將步驟3制作的預(yù)浸布剪裁成規(guī)定尺寸，清理干凈模具，表面覆蓋上膜壓緊，確保膜中間沒有氣泡。揭掉預(yù)浸布表面的薄膜，然后將其疊放在模具中，鋪層時要保證表面平整，且鋪放整齊，每層之間要壓緊以排除氣泡。彎曲試樣的鋪疊層數(shù)為10層，拉伸試樣的鋪疊層數(shù)為12層。把模具放入平板硫化機(jī)中熱壓成型。過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)體系固化工藝為120°C固化1.釙后，140°C固化70min ；或110°C固化2.釙后，150°C固化45min ；或 115°C固化2. Oh后，130°C固化60min。測得彎曲強(qiáng)度為1431. 06MPa。實(shí)施例3:1、使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物。2D機(jī)織織物具有很多的優(yōu)異性能，包括鋪放特性優(yōu)異、面內(nèi)性能優(yōu)異、機(jī)械化織造程度高等特點(diǎn)，其適用于大面積鋪放；碳纖維絲的經(jīng)向抗拉強(qiáng)力很大，但碳纖維緯向強(qiáng)度非常低，而且很不耐磨，在織造中很容易起毛，所以完成織造必須要有合適的張力。取兩個中框，每個中框中裝上120根絲，取10cm50筘的鋼筘安裝好。將碳纖維原絲剪裁成1. 8m 一根，總共剪取240根，將240 根碳纖維絲分成8束，每束系在一處。將每根碳纖維絲依次穿過中框和鋼筘，碳纖維絲穿過中框的次序?yàn)榍?后-前-后。穿好之后，將每束碳纖維絲拉直固定。張力要適當(dāng)，張力過小，則預(yù)制件松散不平整，張力過大，碳纖維絲極易斷裂。取一支纏好碳纖維絲的梭子，手動穿緯線，緯線距離要控制好?？椇煤蠹纯扇∠铝粲茫罱K得到最終獲得經(jīng)密為51，緯密為53 碳纖維平紋織物。在織造過程中，緯線力度的控制很重要，但由于手工穿緯線，導(dǎo)致碳纖維預(yù)制件的面密度并不是十分均勻，這對后期碳纖維復(fù)合材料制品的性能有一定的影響。編織好之后，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。2、選用過氧化二異丙苯(DCP)作為固化劑。用過氧化二異丙苯(DCP)與酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂按不同比例混溶。質(zhì)量比為酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂過氧化二異丙苯=100 0.9 1.5，稱取定量的過氧化二異丙苯(DCP)，將其導(dǎo)入小燒杯中，向其中倒入一定量的丙酮，丙酮的量要適宜，丙酮的量過多，則后期制品易出現(xiàn)氣孔，且樹脂膠液黏度降低；丙酮的量過少，過氧化二異丙苯(DCP)可能溶解的不夠徹底，導(dǎo)致其在樹脂膠液中分散不均勻。將過氧化二異丙苯(DCP)完全溶解后倒入裝有樹脂的容器中，用攪拌器攪拌 55min，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空20min，抽取樹脂中含有的氣泡，靜置待用。3、將步驟1制作好的碳纖維織物裁剪成規(guī)定尺寸。在室溫下將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在裁好的碳纖維織物的兩面，放置一段時間后，再次涂刷步驟2制備的樹脂膠液，盡量使樹脂浸透碳纖維織物。將涂抹過膠液的碳纖維布放在雙輥開煉機(jī)上，調(diào)節(jié)兩個輥輪之間的間距，使預(yù)浸布達(dá)到一定的厚度，開動機(jī)器，反復(fù)滾壓，以除去多余的樹脂，使樹脂含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，雙輥開煉機(jī)的溫度為66°C，加熱有利于樹脂膠液中低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)，同時又能使提高預(yù)浸程度。直到樹脂均勻浸漬于碳纖維中，將預(yù)浸布取下，覆膜，切邊，低溫保存待用。4、將步驟3制作的預(yù)浸布剪裁成規(guī)定尺寸，清理干凈模具，表面覆蓋上膜壓緊，確保膜中間沒有氣泡。揭掉預(yù)浸布表面的薄膜，然后將其疊放在模具中，鋪層時要保證表面平整，且鋪放整齊，每層之間要壓緊以排除氣泡。彎曲試樣的鋪疊層數(shù)為10層，拉伸試樣的鋪疊層數(shù)為12層。把模具放入平板硫化機(jī)中熱壓成型。過氧化二異丙苯(DCP)體系固化工藝為 125°C 固化 1. ^!后，155°C 固化 45min ；或 115°C 固化 2. ^!后，145°C 固化 70min ；或 120°C 固化2. Oh后，130°C固化60min。測得彎曲強(qiáng)度為1528. 56MPa。實(shí)施例4 1、使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物。2D機(jī)織織物具有很多的優(yōu)異性能，包括鋪放特性優(yōu)異、面內(nèi)性能優(yōu)異、機(jī)械化織造程度高等特點(diǎn)，其適用于大面積鋪放；碳纖維絲的經(jīng)向抗拉強(qiáng)力很大，但碳纖維緯向強(qiáng)度非常低，而且很不耐磨，在織造中很容易起毛，所以完成織造必須要有合適的張力。取兩個中框，每個中框中裝上100根絲，取10cm50筘的鋼筘安裝好。將碳纖維原絲剪裁成1.6m —根，總共剪取200根，將200 根碳纖維絲分成8束，每束系在一處。將每根碳纖維絲依次穿過中框和鋼筘，碳纖維絲穿過中框的次序?yàn)榍?后-前-后。穿好之后，將每束碳纖維絲拉直固定。張力要適當(dāng)，張力過小，則預(yù)制件松散不平整，張力過大，碳纖維絲極易斷裂。取一支纏好碳纖維絲的梭子，手動穿緯線，緯線距離要控制好?？椇煤蠹纯扇∠铝粲?，最終得到最終獲得經(jīng)密為51，緯密為53 碳纖維平紋織物。在織造過程中，緯線力度的控制很重要，但由于手工穿緯線，導(dǎo)致碳纖維預(yù)制件的面密度并不是十分均勻，這對后期碳纖維復(fù)合材料制品的性能有一定的影響。編織好之后，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。2、選用過氧化氫異丙苯(CHP)作為固化劑。用過氧化氫異丙苯(CHP)與酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂按不同比例混溶。質(zhì)量比為酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂過氧化氫異丙苯 =100 0.9 1.5，配制成一定比例的樹脂膠液固化體系。用機(jī)械攪拌器攪拌1.池，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空30min，抽取樹脂中含有的氣泡，靜置待用。3、將步驟1制作好的碳纖維織物裁剪成規(guī)定尺寸。在室溫下將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在裁好的碳纖維織物的兩面，放置一段時間后，再次涂刷步驟2制備的樹脂膠液，盡量使樹脂浸透碳纖維織物。將涂抹過膠液的碳纖維布放在雙輥開煉機(jī)上，調(diào)節(jié)兩個輥輪之間的間距，使預(yù)浸布達(dá)到一定的厚度，開動機(jī)器，反復(fù)滾壓，以除去多余的樹脂，使樹脂含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，雙輥開煉機(jī)的溫度為67°C，加熱有利于樹脂膠液中低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)，同時又能使提高預(yù)浸程度。直到樹脂均勻浸漬于碳纖維中，將預(yù)浸布取下，覆膜，切邊，低溫保存待用。4、將步驟3制作的預(yù)浸布剪裁成規(guī)定尺寸，清理干凈模具，表面覆蓋上膜壓緊，確保膜中間沒有氣泡。揭掉預(yù)浸布表面的薄膜，然后將其疊放在模具中，鋪層時要保證表面平整，且鋪放整齊，每層之間要壓緊以排除氣泡。彎曲試樣的鋪疊層數(shù)為10層，拉伸試樣的鋪疊層數(shù)為12層。把模具放入平板硫化機(jī)中熱壓成型。過氧化氫異丙苯(CHP)體系固化工藝為 120°C 固化 2. 后，148°C 固化 68min ；或 110°C 固化 2. ^!后，140°C 固化 70min ；或 130°C 固化1. 5h后，150°C固化45min ；測得彎曲強(qiáng)度為1453. 7IMPa0實(shí)施例5:1、使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物。2D機(jī)織織物具有很多的優(yōu)異性能，包括鋪放特性優(yōu)異、面內(nèi)性能優(yōu)異、機(jī)械化織造程度高等特點(diǎn)，其適用于大面積鋪放；碳纖維絲的經(jīng)向抗拉強(qiáng)力很大，但碳纖維緯向強(qiáng)度非常低，而且很不耐磨，在織造中很容易起毛，所以完成織造必須要有合適的張力。取兩個中框，每個中框中裝上110根絲，取10cm50筘的鋼筘安裝好。將碳纖維原絲剪裁成1. 7m 一根，總共剪取210根，將210根碳纖維絲分成7束，每束系在一處。將每根碳纖維絲依次穿過中框和鋼筘，碳纖維絲穿過中框的次序?yàn)榍?后-前-后。穿好之后，將每束碳纖維絲拉直固定。張力要適當(dāng)，張力過小，則預(yù)制件松散不平整，張力過大，碳纖維絲極易斷裂。取一支纏好碳纖維絲的梭子，手動穿緯線，緯線距離要控制好?？椇煤蠹纯扇∠铝粲?，最終得到最終獲得經(jīng)密為51，緯密為53 碳纖維平紋織物。在織造過程中，緯線力度的控制很重要，但由于手工穿緯線，導(dǎo)致碳纖維預(yù)制件的面密度并不是十分均勻，這對后期碳纖維復(fù)合材料制品的性能有一定的影響。編織好之后，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。2、選用過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)作為固化劑。用過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB) 與酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂按不同比例混溶。質(zhì)量比為酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂過氧化苯甲酸叔丁酯=100 0.9 1.5，配制成一定比例的樹脂膠液固化體系。用機(jī)械攪拌器攪拌55min，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空^min，抽取樹脂中含有的氣泡，靜置待用。3、將步驟1制作好的碳纖維織物裁剪成規(guī)定尺寸。在室溫下將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在裁好的碳纖維織物的兩面，放置一段時間后，再次涂刷步驟2制備的樹脂膠液，盡量使樹脂浸透碳纖維織物。將涂抹過膠液的碳纖維布放在雙輥開煉機(jī)上，調(diào)節(jié)兩個輥輪之間的間距，使預(yù)浸布達(dá)到一定的厚度，開動機(jī)器，反復(fù)滾壓，以除去多余的樹脂，使樹脂含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，雙輥開煉機(jī)的溫度為58°C，加熱有利于樹脂膠液中低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)，同時又能使提高預(yù)浸程度。直到樹脂均勻浸漬于碳纖維中，將預(yù)浸布取下，覆膜，切邊，低溫保存待用。4、將步驟3制作的預(yù)浸布剪裁成規(guī)定尺寸，清理干凈模具，表面覆蓋上膜壓緊，確保膜中間沒有氣泡。揭掉預(yù)浸布表面的薄膜，然后將其疊放在模具中，鋪層時要保證表面平整，且鋪放整齊，每層之間要壓緊以排除氣泡。彎曲試樣的鋪疊層數(shù)為10層，拉伸試樣的鋪疊層數(shù)為12層。把模具放入平板硫化機(jī)中熱壓成型。過氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)體系固化工藝為120°C固化1.釙后，140°C固化70min ；或110°C固化2.釙后，150°C固化45min ；或 115°C固化2. Oh后，130°C固化60min。測得彎曲強(qiáng)度為1583. 39MPa。實(shí)施例6 1、使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物。2D機(jī)織織物具有很多的優(yōu)異性能，包括鋪放特性優(yōu)異、面內(nèi)性能優(yōu)異、機(jī)械化織造程度高等特點(diǎn)，其適用于大面積鋪放；碳纖維絲的經(jīng)向抗拉強(qiáng)力很大，但碳纖維緯向強(qiáng)度非常低，而且很不耐磨，在織造中很容易起毛，所以完成織造必須要有合適的張力。取兩個中框，每個中框中裝上120根絲，取10cm50筘的鋼筘安裝好。將碳纖維原絲剪裁成1.8m —根，總共剪取240根，將MO 根碳纖維絲分成8束，每束系在一處。將每根碳纖維絲依次穿過中框和鋼筘，碳纖維絲穿過中框的次序?yàn)榍?后-前-后。穿好之后，將每束碳纖維絲拉直固定。張力要適當(dāng)，張力過小，則預(yù)制件松散不平整，張力過大，碳纖維絲極易斷裂。取一支纏好碳纖維絲的梭子，手動穿緯線，緯線距離要控制好。織好后即可取下留用，最終得到最終獲得經(jīng)密為51，緯密為53 碳纖維平紋織物。在織造過程中，緯線力度的控制很重要，但由于手工穿緯線，導(dǎo)致碳纖維預(yù)制件的面密度并不是十分均勻，這對后期碳纖維復(fù)合材料制品的性能有一定的影響。編織好之后，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h。2、選用過氧化二異丙苯(DCP)作為固化劑。用過氧化二異丙苯(DCP)與酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂按不同比例混溶。質(zhì)量比為酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂過氧化二異丙苯 =100 0. 9 1. 5，稱取定量的過氧化二異丙苯(DCP)，將其導(dǎo)入小燒杯中，向其中倒入一定量的丙酮，丙酮的量要適宜，丙酮的量過多，則后期制品易出現(xiàn)氣孔，且樹脂膠液黏度降低；丙酮的量過少，過氧化二異丙苯(DCP)可能溶解的不夠徹底，導(dǎo)致其在樹脂膠液中分散不均勻。將過氧化二異丙苯(DCP)完全溶解后倒入裝有樹脂的容器中，用攪拌器攪拌1. 3h， 攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空23min，抽取樹脂中含有的氣泡，靜置待用。3、將步驟1制作好的碳纖維織物裁剪成規(guī)定尺寸。在室溫下將步驟2制備的樹脂膠液均勻涂抹在裁好的碳纖維織物的兩面，放置一段時間后，再次涂刷步驟2制備的樹脂膠液，盡量使樹脂浸透碳纖維織物。將涂抹過膠液的碳纖維布放在雙輥開煉機(jī)上，調(diào)節(jié)兩個輥輪之間的間距，使預(yù)浸布達(dá)到一定的厚度，開動機(jī)器，反復(fù)滾壓，以除去多余的樹脂，使樹脂含量達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)，雙輥開煉機(jī)的溫度為70°C，加熱有利于樹脂膠液中低沸點(diǎn)溶劑的揮發(fā)，同時又能使提高預(yù)浸程度。直到樹脂均勻浸漬于碳纖維中，將預(yù)浸布取下，覆膜，切邊，低溫保存待用。4、將步驟3制作的預(yù)浸布剪裁成規(guī)定尺寸，清理干凈模具，表面覆蓋上膜壓緊，確保膜中間沒有氣泡。揭掉預(yù)浸布表面的薄膜，然后將其疊放在模具中，鋪層時要保證表面平整，且鋪放整齊，每層之間要壓緊以排除氣泡。彎曲試樣的鋪疊層數(shù)為10層，拉伸試樣的鋪疊層數(shù)為12層。把模具放入平板硫化機(jī)中熱壓成型。過氧化二異丙苯(DCP)體系固化工藝為 125°C 固化 1. ^!后，155°C 固化 45min ；或 115°C 固化 2. ^!后，145°C 固化 70min ；或 120°C 固化2. Oh后，130°C固化60min。測得彎曲強(qiáng)度為1400MPao在上述的各實(shí)施例中，所述的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與固化劑的混合質(zhì)量比選用的是100 0.9;或 100 1.0;或 100 1.2;或 100 1.5。
權(quán)利要求
1.一種酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，該方法包括以下步驟(1)、碳纖維布的編織使用TM-80型色織打樣機(jī)將碳纖維紡織成2D機(jī)織織物，鋼筘為 10cm50筘，紡織的組織形式是平紋，碳纖維布用丙酮密封浸泡不少于48h ；(2)、樹脂膠液的配備將固化劑按照比例倒入裝有酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂的容器中，用攪拌器攪拌45 70min，攪拌均勻后，在真空干燥箱內(nèi)抽真空20 30min，抽取樹脂中含有的氣泡；在常溫下靜置24h ；所述的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與固化劑的混合質(zhì)量比=100 0. 9 1. 5 ；所述的固化劑為過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化氫異丙苯或過氧化二異丙苯；(3)、預(yù)浸布的制備將步驟( 制備的樹脂膠液均勻涂抹在步驟(1)制備的碳纖維布上；在雙輥開煉機(jī)上加壓加熱到50°C 70°C，使樹脂充分的浸漬到碳纖維布中制備預(yù)浸布；用聚四氟乙烯薄膜封好后在室溫下自然陰干3 5天；(4)、碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂層合板的制備用雙面膠將聚四氟乙烯薄膜平鋪在清洗好的模具上并排除含有的氣泡；將步驟C3)制得的預(yù)浸布按規(guī)定尺寸裁剪好，鋪覆于模具中，排除氣泡后平鋪于模具上，在平板熱壓機(jī)上熱壓成型，自然冷卻后脫模。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(4)中的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與過氧化氫異丙苯體系熱壓成型的工藝條件為110 130°C固化1. 5 2. 5h后，140 150°C固化45 70min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟中的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與過氧化苯甲酸叔丁酯體系熱壓成型的工藝條件為Iio 120°C固化1. 5 2. 5h后，140 150°C固化45 70min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，其特征在于所述步驟(4)中的酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與過氧化二異丙苯體系熱壓成型的工藝條件為115 125°C固化1. 5 2. 5h后，145 155°C固化45 70min。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種酚醛環(huán)氧乙烯基酯樹脂碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)方法，本發(fā)明以聚丙烯腈碳纖維和酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂為原料，制備出了一種碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂復(fù)合材料；該方法是首先將酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂與固化劑過氧化氫異丙苯或過氧化苯甲酸叔丁酯或過氧化二異丙苯按質(zhì)量比100∶0.9～1.5進(jìn)行混溶，制備出樹脂膠液，然后將樹脂膠液均勻涂抹在制備的碳纖維布上；在雙輥開煉機(jī)上加壓加熱到50℃～70℃，使樹脂充分的浸漬到碳纖維布中制備預(yù)浸布；再將預(yù)浸布鋪覆于模具中，在平板熱壓機(jī)上熱壓成型，自然冷卻后脫模；本發(fā)明制得的碳纖維/酚醛環(huán)氧基乙烯基酯樹脂復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性，可用于軍工、航天、民用等領(lǐng)域。
文檔編號B29C70/54GK102514206SQ20111040219
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者敖玉輝, 生健 申請人:長春工業(yè)大學(xué)