本發明涉及復合材料領域，具體地說是一種高模碳纖維預浸料用中溫固化環氧樹脂體系的制備方法。
背景技術：
預浸料作為復合材料構件的中間產品，其質量的優劣、纖維和樹脂基體的界面粘接強度直接影響了復合材料的性能。碳纖維復合材料在受到外力作用下，若樹脂基體的剛性與韌性不足時，樹脂基體難以與高模量碳纖維的模量和斷裂形變相匹配，則樹脂基體先發生屈服破壞，不能有效傳遞應力，限制了高模碳纖維性能的發揮，提高樹脂基體的模量和韌性可以有效提高碳纖維樹脂基復合材料的綜合性能。中溫固化體系具有成形溫度低、周期短、制件尺寸穩定性好等優點，可以顯著降低生產成本和能耗，提高生產效率。
申請號為201310287363.3的中國發明專利申請公開了一種韌性環氧樹脂固化體系及其制備方法，該發明利用熱塑性塑料聚醚酰亞胺、聚砜、聚醚砜等來增韌環氧樹脂，提高了固化物的沖擊強度和斷裂韌性，但熱塑性塑料需溶解在溶劑中方能使用。
公開號為CN102702482A的中國發明專利申請公開了高強度和高模量的熱固性樹脂組合物，是通過氰酸酯單體、雙馬來酰亞胺單體、環氧樹脂、雙噁唑啉化合物等組成，通過混合反應后固化物有較高的強度和模量，但是樹脂體系為高溫固化且固化時間較長。
專利號為US3920768的美國專利公開了一種芳基酰亞胺改性環氧樹脂體系的制備方法，利用芳基酰亞胺與環氧樹脂混合制備得到性能較為優良的樹脂體系，但是制備的預浸料基本沒有粘性、工藝性差、且需高溫固化。
技術實現要素：
本發明就是為了解決現有中溫固化預浸料的復合材料剛度與韌性不易同時滿足、制備工藝復雜且使用不方便的技術問題，提供一種以雙馬來酰亞胺改性的芳香胺固化劑提高樹脂基體的模量和強度，以高分子量酚氧樹脂實現樹脂基體的增韌，并滿足預浸料制備的工藝要求且使用方便的高模碳纖維預浸料用中溫固化環氧樹脂體系的制備方法。
為此，本發明提供了一種高模碳纖維中溫固化環氧樹脂預浸料的制備方法，其將芳香胺固化劑與雙馬來酰亞胺樹脂按照(2～4):1的摩爾比于120～160℃下反應0.5h～5h，制備改性芳香胺固化劑。將酚氧樹脂于120～150℃下溶解于液體環氧樹脂中，然后加入上述改性芳香胺固化劑預聚0.5～1.5h，再降溫至70～80℃加入潛伏性固化體系母料組分混合均勻，制備增強增韌的中溫固化環氧預浸料用樹脂體系。將上述樹脂體系采用膠膜機涂膜，然后經由復合機與增強纖維或織物復合，制備耐熱性和工藝性良好的同步增強增韌中溫固化預浸料。
優選的，芳香胺固化劑為二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、二氨基二苯醚中的一種或幾種。
優選的，雙馬來酰亞胺樹脂為二苯甲烷雙馬來酰亞胺、二苯砜雙馬來酰亞胺、二苯醚雙馬來酰亞胺中的一種或幾種。
優選的，液體環氧樹脂為雙酚A縮水甘油醚、雙酚F縮水甘油醚、雙酚AD縮水甘油醚、酚醛環氧樹脂、脂環族環氧樹脂中的一種或幾種。
優選的，酚氧樹脂的數均分子量在40000～60000，相對于100份液體環氧樹脂，其質量份數為5～15份。
優選的，改性芳香胺固化劑，相對于100份液體環氧樹脂，其質量份數為1～5份。
優選的，潛伏性固化體系母料組分為雙氰胺、改性雙氰胺、脲類衍生物、咪唑衍生物中的一種或幾種，相對于100份液體環氧樹脂，其質量份數為5～15份。
本發明的有益效果是：雙馬來酰亞胺改性的芳香胺固化劑的加入在結構上引入苯環與酰亞胺環結構，提高樹脂體系的交聯密度增加其模量。酚氧樹脂是熱塑性的環氧樹脂，與基體環氧樹脂完全相容，添加后樹脂基體的韌性得以提升，而且可以拓寬樹脂的粘度曲線，解決復合材料成型時樹脂流膠嚴重的問題。本發明可以同步提高環氧樹脂的剛度和韌性，使得樹脂基體能夠與碳纖維的模量和斷裂應變相匹配，有利于提高復合材料中高模碳纖維強度的發揮效率。
具體實施方式
以下通過具體實施例對本發明做更詳細的說明：
實施例1
將芳香胺固化劑與雙馬來酰亞胺樹脂按照2:1的摩爾比于120℃下反應5h，制備改性芳香胺固化劑，再將5份數均分子量為40000的酚氧樹脂在120℃下溶解于100份液體環氧樹脂中，然后加入1份上述改性芳香胺固化劑預聚0.5h，降溫至70℃加入5份潛伏性固化體系母料組分混合均勻，制備增強增韌中溫固化環氧預浸料樹脂體系；將上述樹脂體系于130℃下固化2小時，測其拉伸模量為3050MPa、斷裂伸長率為2.54、彎曲模量為3070MPa。將上述樹脂體系采用膠膜機制備膠膜，然后經由復合機與增強纖維或織物復合制備預浸料。將上述預浸料在130℃下固化2小時，測其層間剪切強度為68MPa。
實施例2
將芳香胺固化劑與雙馬來酰亞胺樹脂按照3:1的摩爾比于140℃下反應2.5h，制備改性芳香胺固化劑，再將10份數均分子量為50000的酚氧樹脂在130℃下溶解于100份液體環氧樹脂中，然后加入3份上述改性芳香胺固化劑預聚1h，降溫至75℃加入10份潛伏性固化體系母料組分混合均勻，制備增強增韌中溫固化環氧預浸料樹脂體系；將上述樹脂體系于130℃下固化2小時，測其拉伸模量為3210MPa、斷裂伸長率為2.75、彎曲模量為3200MPa。將上述樹脂體系采用膠膜機制備膠膜，然后經由復合機與增強纖維或織物復合制備預浸料。將上述預浸料在130℃下固化2小時，測其層間剪切強度為71MPa。
實施例3
將芳香胺固化劑與雙馬來酰亞胺樹脂按照4:1的摩爾比于160℃下反應0.5h，制備改性芳香胺固化劑，再將15份數均分子量為60000的酚氧樹脂在150℃下溶解于100份液體環氧樹脂中，然后加入5份上述改性芳香胺固化劑預聚1.5h，降溫至80℃加入15份潛伏性固化體系母料組分混合均勻，制備增強增韌中溫固化環氧預浸料樹脂體系；將上述樹脂體系于130℃下固化2小時，測其拉伸模量為3380MPa、斷裂伸長率為2.89、彎曲模量為3400MPa。將上述樹脂體系采用膠膜機制備膠膜，然后經由復合機與增強纖維或織物復合制備預浸料。將上述預浸料在130℃下固化2小時，測其層間剪切強度為73MPa。
對比例1
將5份數均分子量為40000的酚氧樹脂在120℃下溶解于100份液體環氧樹脂中，降溫至70℃加入5份潛伏性固化體系母料組分混合均勻，制備增強增韌中溫固化環氧預浸料樹脂體系；將上述樹脂體系于130℃下固化2小時，測其拉伸模量為2830MPa、斷裂伸長率為2.45、彎曲模量為2810MPa。將上述樹脂體系采用膠膜機制備膠膜，然后經由復合機與增強纖維或織物復合制備預浸料。將上述預浸料在130℃下固化2小時，測其層間剪切強度為62MPa。