本發明涉及一種碳纖維預浸料用環氧樹脂的制備方法，屬于高分子材料技術領域。
背景技術：
碳纖維具有高強度、低比重的特點，廣泛用于軍工、航天、汽車和體育器材等領域，是十分重要的新興材料。碳纖維增強樹脂基復合材料預浸料是碳纖維最重要的應用領域之一。碳纖維增強樹脂基復合材料的預浸料的制造，需要良好的工藝控制過程，通過選擇使用合適的樹脂，來浸漬單向碳纖維長絲或碳纖維織物，并準確控制其樹脂含量、揮發物含量和樹脂的流動性等。基體樹脂的選擇很大程度上決定了復合材料的耐環境性能、韌性、工藝性能以及某些力學性能(如橫向性能、壓縮性能等)。因此，基體樹脂的選擇尤為關鍵。目前對于碳纖維復合材料而言，環氧樹脂是使用最多的基體樹脂。而環氧樹脂只有與固化劑混合，并在一定條件下固化形成適當的交聯結構，才具有優良的使用性能。因此，固化體系的種類、用量和固化條件都是影響環氧樹脂性能和應用的關鍵問題。
如cn102295740a的專利申請提供了一種聚酰胺酰亞胺固化的環氧樹脂復合方法。其采用固化劑聚酰胺酰亞胺（pai）或聚酰胺酰亞胺與其他固化劑的混合物對環氧樹脂進行固化。根據環氧樹脂中的環氧官能團與pai中酰胺官能團的化學當量進行推算原料中各種組分的不同配比，使得聚酰胺酰亞胺起到了很好的固化作用，但是使得環氧樹脂凝膠時間短，與碳纖維間的界面相容性差，影響碳纖維的力學性能。
因此開發一種有利于提高碳纖維與樹脂體系間的相容性、縮短固化時間的環氧樹脂在碳纖維預浸料制備工藝中有著積極的意義。
技術實現要素：
本發明所要解決的技術問題：針對目前樹脂基體和碳纖維相容性差，降低了碳纖維的強度，且凝膠時間短的問題，提供了一種碳纖維預浸料用環氧樹脂的制備方法。
為解決上述技術問題，本發明采用如下所述的技術方案是：
（1）將雙酚a與乙醇溶液放入反應器中，使用氫氧化鈉溶液調節ph至8.0～8.5，再加入精胺及雷尼鎳，在90～95℃下反應；
（2）在反應結束后，加入鉑催化劑，使用氫氣將反應器中氣體排出，并升壓至4.5～5.2mpa，高速攪拌反應，冷卻至室溫，出料，收集出料物；
（3）將過濾液、環氧氯丙烷混合均勻，在50～60℃下攪拌反應3～5h，過濾，收集過濾液，使用蒸餾水對過濾液進行水洗分液，直至水層ph至7.0～7.5，隨后置于蒸餾裝置中，進行減壓蒸餾，收集蒸餾剩余物；
（4）按重量份數計，取60～90份蒸餾剩余物、10～15份雙酚s、6～11份雙酚f型環氧樹脂進行加熱攪拌混合，收集攪拌混合物，即可得碳纖維預浸料用環氧樹脂。
所述（1）雙酚a與乙醇溶液的質量比為1:4～6。
所述（1）中精胺的加入量為雙酚a質量的60～70％，雷尼鎳的加入量為雙酚a質量的1.0～1.3％。
所述（2）鉑催化劑的加入量為雙酚a質量的0.6～1.1％。
所述（3）過濾液、環氧氯丙烷的質量比為5:2～3。
所述（3）減壓蒸餾的溫度為95～105℃，壓力為0.07～0.09mpa。
本發明與其他方法相比，有益技術效果是：本發明在堿性環境中，通過雷尼鎳進行催化，使雙酚a與精胺進行加成反應，增加羥基基團，提高固化效率，再使用氫氣對其進行氫化，增加物質的耐候性能，降低粘性，提高耐候性能，隨后與環氧氯丙烷進行反應，獲得改性氫化雙酚a型環氧樹脂，再使用雙酚s增加分散性，促進與碳纖維的結合度，提高耐熱性能，并與雙酚f型環氧樹脂進行復配，進一步提高整體環氧樹脂的性能。
具體實施方式
鉑催化劑（廠家：上海硅友新材料有限公司）、雙酚f型環氧樹脂（廠家：山東佰鴻新材料有限公司，型號為：ref170）、
本發明碳纖維預浸料用環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量比1:4～6，將雙酚a與2.0mol/l乙醇溶液放入反應器中，使用氫氧化鈉溶液調節ph至8.0～8.5，再加入雙酚a質量60～70％的精胺及雙酚a質量1.0～1.3％的雷尼鎳，在90～95℃下反應2～4h；
（2）在反應結束后，加入雙酚a質量0.6～1.1％的鉑催化劑，使用氫氣將反應器中氣體排出，并升壓至4.5～5.2mpa，以300r/min高速攪拌反應1～2h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；
（3）按質量比為5:2～3，將過濾液、環氧氯丙烷混合均勻，在50～60℃下攪拌反應3～5h，過濾，收集過濾液，使用蒸餾水對過濾液進行水洗分液，直至水層ph至7.0～7.5，隨后置于蒸餾裝置中，在95～105℃，壓力為0.07～0.09mpa下進行減壓蒸餾直至無餾分餾出，收集蒸餾剩余物；
（4）按重量份數計，取60～90份蒸餾剩余物、10～15份雙酚s、6～11份雙酚f型環氧樹脂，在120～150℃下以180r/min加熱攪拌混合30～35min，收集攪拌混合物，即可得碳纖維預浸料用環氧樹脂。
實例1
鉑催化劑（廠家：上海硅友新材料有限公司）、雙酚f型環氧樹脂（廠家：山東佰鴻新材料有限公司，型號為：ref170）、
本發明碳纖維預浸料用環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量比1:6，將雙酚a與2.0mol/l乙醇溶液放入反應器中，使用氫氧化鈉溶液調節ph至8.5，再加入雙酚a質量70％的精胺及雙酚a質量1.3％的雷尼鎳，在95℃下反應4h；
（2）在反應結束后，加入雙酚a質量1.1％的鉑催化劑，使用氫氣將反應器中氣體排出，并升壓至5.2mpa，以300r/min高速攪拌反應2h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；
（3）按質量比為5:3，將過濾液、環氧氯丙烷混合均勻，在60℃下攪拌反應5h，過濾，收集過濾液，使用蒸餾水對過濾液進行水洗分液，直至水層ph至7.5，隨后置于蒸餾裝置中，在105℃，壓力為0.09mpa下進行減壓蒸餾直至無餾分餾出，收集蒸餾剩余物；
（4）按重量份數計，取90份蒸餾剩余物、15份雙酚s、11份雙酚f型環氧樹脂，在150℃下以180r/min加熱攪拌混合35min，收集攪拌混合物，即可得碳纖維預浸料用環氧樹脂。
實例2
鉑催化劑（廠家：上海硅友新材料有限公司）、雙酚f型環氧樹脂（廠家：山東佰鴻新材料有限公司，型號為：ref170）、
本發明碳纖維預浸料用環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量比1:4，將雙酚a與2.0mol/l乙醇溶液放入反應器中，使用氫氧化鈉溶液調節ph至8.0，再加入雙酚a質量60％的精胺及雙酚a質量1.0％的雷尼鎳，在90℃下反應2h；
（2）在反應結束后，加入雙酚a質量0.6％的鉑催化劑，使用氫氣將反應器中氣體排出，并升壓至4.5mpa，以300r/min高速攪拌反應1h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；
（3）按質量比為5:2，將過濾液、環氧氯丙烷混合均勻，在50℃下攪拌反應3h，過濾，收集過濾液，使用蒸餾水對過濾液進行水洗分液，直至水層ph至7.0，隨后置于蒸餾裝置中，在95℃，壓力為0.07mpa下進行減壓蒸餾直至無餾分餾出，收集蒸餾剩余物；
（4）按重量份數計，取60份蒸餾剩余物、10份雙酚s、6份雙酚f型環氧樹脂，在120℃下以180r/min加熱攪拌混合30min，收集攪拌混合物，即可得碳纖維預浸料用環氧樹脂。
實例3
鉑催化劑（廠家：上海硅友新材料有限公司）、雙酚f型環氧樹脂（廠家：山東佰鴻新材料有限公司，型號為：ref170）、
本發明碳纖維預浸料用環氧樹脂的制備方法，包括如下步驟：
（1）按質量比1:5，將雙酚a與2.0mol/l乙醇溶液放入反應器中，使用氫氧化鈉溶液調節ph至8.2，再加入雙酚a質量65％的精胺及雙酚a質量1.2％的雷尼鎳，在92℃下反應3h；
（2）在反應結束后，加入雙酚a質量0.6～1.1％的鉑催化劑，使用氫氣將反應器中氣體排出，并升壓至4.7mpa，以300r/min高速攪拌反應2h，冷卻至室溫，出料，收集出料物；
（3）按質量比為5:2，將過濾液、環氧氯丙烷混合均勻，在55℃下攪拌反應4h，過濾，收集過濾液，使用蒸餾水對過濾液進行水洗分液，直至水層ph至7.2，隨后置于蒸餾裝置中，在100℃，壓力為0.08mpa下進行減壓蒸餾直至無餾分餾出，收集蒸餾剩余物；
（4）按重量份數計，取80份蒸餾剩余物、12份雙酚s、10份雙酚f型環氧樹脂，在130℃下以180r/min加熱攪拌混合32min，收集攪拌混合物，即可得碳纖維預浸料用環氧樹脂。
對照例：環氧樹脂d30。
將實例及對照例的環氧樹脂進行測試，具體測試如下：
1.環氧樹脂70℃下的黏度測試：首先用金屬筒稱取環氧樹脂并恒溫到70℃，在保持溫度恒定的情況下，采用ndj-8s型數字式黏度計測試環氧樹脂的黏度；
2.凝膠時間的測試：以高溫烘箱為平臺，采用平板小刀法，分別測試環氧樹脂在130℃、140℃及150℃恰好能夠拉絲不斷的時間，該時間即為凝膠時間。
3.相容性測定：以usn12500單項碳纖維為原料，浸入含有碳纖維質量40％的環氧樹脂的預浸料中，控制單位面積預浸料質量為170g/m2，待預浸結束后，進行固化后，對浸后的單項碳纖維按照國家標準實驗方法gb/t3356-2014的標準，測試其彎曲性能，并利用外能試驗機測試其斷裂強度和斷裂伸長率。
檢測結果見表1
表1