一種基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于復合材料領域，具體地說涉及一種基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料 及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 碳纖維增強復合材料（CFRP)是目前最先進的復合材料之一，它以其輕質高強、抗 腐蝕、自潤滑、熱力學性能優良等特點廣泛用作結構材料，是其它纖維增強復合材料所無法 比擬的。在國外先進戰略、戰術固體火箭發動機方面應用較多，如美國的戰略導彈"侏儒"三 級發動機殼體，"三叉戟"一、二、三級發動機殼體的復合材料裙，民兵系列發動機的噴管擴 張段，部分固體發動機及高速戰術導彈美國的THAAD、ERINT等。
[0003] 除軍用外，開發碳纖維復合材料的其它應用也大有作為，如飛機及高速列車剎車 系統、民用飛機及汽車復合材料結構件、高性能碳纖維軸承、風力發電機大型葉片、體育運 動器材(如滑雪板、球拍、漁桿）等。隨著碳纖維生產規模的擴大和生產成本的逐步下降，在 增強混凝土、新型取暖裝置、新型電極材料乃至日常生活用品中的應用也必將迅速擴大。碳 纖維復合材料的關鍵在于纖維、樹脂和預浸料制備工藝。常用的環氧樹脂體系的耐熱溫度 較低（一般小于150°C)，使其應用范圍十分有限，難以在航空航天，摩擦材料等對耐熱性要 求較高的領域發揮作用。目前世界上滿足高溫條件使用的先進的碳纖維復合材料及預浸料 制備技術長期被日本東麗等公司所壟斷，如何發展我國自主的碳纖維復合材料和預浸料制 備技術，是當前國家重點支持的方向，也是企業擺脫對外技術依賴的重要手段。
【發明內容】
[0004] 針對當前預浸料制備工藝的不足，本發明提出了一種基于耐高溫復合材料樹脂的 預浸料。
[0005] 本發明的技術方案如下： 一種基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料，其特征在于：包括碳纖維及附著其上的耐高 溫復合材料樹脂，其中，耐高溫復合材料樹脂由環氧樹脂和苯并噁嗪組成，其配方比例為 100 :20-40〇
[0006] 上述環氧樹脂有三種類型，所述第一種環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂F51 :縮水甘 油胺型環氧樹脂（AG-80)，其配方比重為I:1. 5-2. 5 ;所述第二種環氧樹脂為酚醛型環氧樹 脂F51 :酯環型環氧樹脂（TDE-85)，其配方比重為I:1. 5-2. 5 ;所述第三種環氧樹脂為酚醛 型環氧樹脂F51 :海因環氧樹脂，其配方比重為1:1-2。
[0007] 所述苯并嚼嗪為3-啦啶_3,4二氫_1，3苯并嚼嗪，結構式如下式（1):
序： 將樹脂按環氧樹脂：苯并噁嗪為100 :20-40的比重配制，在80 °C的環境下，以500rpm的速度攪拌混合20-50min;將樹脂在80-90°C下浸漬碳纖維7-10分鐘，然后在140-150°C 的環境下烘焙l〇_15min，制得基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料。
[0008] 本發明與現有技術相比有益效果為： 采用高性能且帶雙叔胺基團的苯并噁嗪作為樹脂體系的一個組分，既能與環氧樹脂反 應形成高交聯，高耐熱性的聚合物，同時雙叔胺基團使得雙組份體系具有自催化功效，不需 要加入其它小分子催化劑，綜合結果為復合材料具有高耐熱性。
[0009] 該樹脂體系在固化反應時，苯并噁嗪上的叔胺基團催化環氧基開環形成氧負離 子，同時氧負離子會進攻吡啶環上的氮原子，使得氮原子鄰位的噁嗪環轉移到環氧的分子 結構中，形成高度交聯的聚合物結構，從而獲得高耐熱性。
【具體實施方式】
[0010] 下面結合實施例對本發明做詳細的說明，但不限于此。
[0011] 實施例1 : 將酚醛型環氧樹脂F51 :縮水甘油胺型環氧樹脂（AG-80)按比重為1:1. 5于80°C下混 合20min，然后按環氧樹脂：苯并噁嗪的比重為100 :40在80°C下，以500rpm的速度攪拌混 合50min，再于85°C下浸漬單向碳纖維布，在140°C烘焙lOmin，制得預浸料；用該預浸料在 高壓釜中制備復合材料，測得復合材料的玻璃化轉變溫度（Tg)為220°C，具有較高的耐熱 性。
[0012] 實施例2: 酚醛型環氧樹脂F51 :酯環型環氧樹脂（TDE-85)的比重為1:2于80°C下，以500rpm的 速度攪拌下混合20min，然后按環氧樹脂：苯并噁嗪的比重為100 :20在80°C混合30min，再 于90°C下浸漬單向碳纖維布，在150°C烘焙lOmin，制得預浸料；用該預浸料在高壓釜中制 備復合材料，測得復合材料的玻璃化轉變溫度（Tg)為231°C，具有較高的耐熱性。
[0013] 實施例3: 酚醛型環氧樹脂F51 :海因環氧樹脂的比重為1:1. 5于80°C下，以500rpm的速度攪拌 混合20min，然后按環氧樹脂：苯并噁嗪的比重為100 :30在80°C混合30min，再于80°C下浸 漬單向碳纖維布，在150°C烘焙15min，制得預浸料；用該預浸料在高壓釜中制備復合材料， 測得復合材料的玻璃化轉變溫度（Tg)為205°C，具有較高的耐熱性。
【主權項】
1. 一種基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料，其特征在于：包括碳纖維及附著其上的耐 高溫復合材料樹脂，其中，耐高溫復合材料樹脂由環氧樹脂和苯并噁嗪組成，其配方比例為 100 :20-40〇2. 根據權利要求1所述的耐高溫復合材料樹脂，其特征在于：所述環氧樹脂有三種 類型，所述第一種環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂F51 :縮水甘油胺型環氧樹脂（AG-80)，其 配方比重為1 :1. 5-2. 5 ;所述第二種環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂F51 :酯環型環氧樹脂 (TDE-85)，其配方比重為1 :1. 5-2. 5 ;所述第三種環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂F51 :海因環 氧樹脂，其配方比重為1:1-2。3. 根據權利要求1所述的耐高溫復合材料樹脂，其特征在于：所述苯并噁嗪為3-吡 啶-3,4二氫-1，3苯并嚼嗪，結構式如下式（1):(1)〇4. 根據權利要求1所述的一種基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料，其特征在于：提供 上述預浸料的制備方法，其包括如下工序： 將樹脂按環氧樹脂：苯并噁嗪為100 :20-40的比重配制，在80 °C的環境下，以500rpm的速度攪拌混合20-50min;將樹脂在80-90°C下浸漬碳纖維7-10分鐘，然后在140-150°C 的環境下烘焙l〇_15min，制得基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料。
【專利摘要】本發明提供一種基于耐高溫復合材料樹脂的預浸料及其制備方法。預浸料的制備步驟為：將樹脂按環氧樹脂：苯并噁嗪為100：20-40的比重配制，在80℃的環境下，以500rpm的速度攪拌混合20-50min；將樹脂在80-90℃下浸漬碳纖維7-10分鐘，然后在140-150℃的環境下烘焙10-15min，制得耐高溫復合材料用預浸料。其中環氧樹脂為酚醛型環氧樹脂F51與縮水甘油胺型環氧樹脂（AG-80）、酯環型環氧樹脂（TDE-85）和海因環氧樹脂三者中的一種配制而成，苯并噁嗪為3-吡啶-3，4二氫-1，3苯并噁嗪。本發明的耐高溫復合材料用樹脂具有高耐熱性，滿足了產品在耐熱性要求較高領域的應用需求。
【IPC分類】C08G59/68, C08L63/00, C08K5/357, C08K7/06, C08L63/04
【公開號】CN105086367
【申請號】CN201510516860
【發明人】張華川, 楊其武, 王培勇, 李曉陽, 劉欣
【申請人】成都魯晨新材料科技有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月21日