一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法。所述的制備方法包括：將液態環氧樹脂、半固態環氧樹脂與固態環氧樹脂于80～90℃攪拌完全，得混合液A；將混合液A與固化劑于50～70℃攪拌完全，得混合液B；向混合液B中加入促進劑，于50～70℃攪拌均勻后，得混合液C；向混合液C中加入消泡劑，于50～70℃攪拌均勻后，得混合液D；將混合液D置于涂膠機中，在50～70℃制得膠膜；將膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，通過50～70℃熱壓輥，然后切邊、覆PE膜、收卷，收卷后于40～50℃熟化1～10h。本發明制備的預浸料可在較低溫度下短時間完成固化，降低能耗，節省成本。
【專利說明】
一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明屬于高分子材料制備技術領域，具體涉及一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]碳纖維/樹脂基復合材料具有高比強度、高比模量、耐腐蝕、耐燒蝕、抗疲勞和尺寸穩定等一系列優異性能，已經成功用作民用領域。
[0003]目前，環氧樹脂碳纖維預浸料仍存在諸多問題，如在制備過程中溫度偏高，一般在100°C以上，另外利用預浸料制成制品成型過程中，固化溫度高(一般120°C以上)，嚴重增加能耗和成本，若降低固化溫度，則需要長時間的固化。
[0004]因此，有必要對現有的環氧樹脂碳纖維預浸料進行改進。
【發明內容】
[0005]發明目的:本發明的目的在于提供一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法，制備的預浸料可在較低溫度下短時間完成固化，降低能耗，節省成本。
[0006]技術方案:一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法，包括:
[0007]I)將液態環氧樹脂、半固態環氧樹脂與固態環氧樹脂于80?90°C攪拌混合完全，得混合液A;
[0008]2)將所述的混合液A與固化劑于50?70 °C攪拌混合完全，得混合液B ；
[0009 ] 3)向所述的混合液B中加入促進劑，于50?70 °C攪拌均勻后，得混合液C ；
[0010]4)向所述的混合液C中加入消泡劑，于50?70°C攪拌均勻后，得混合液D;
[0011]5)將所述的混合液D置于涂膠機中，在50?70°C制得膠膜;將所述膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，通過50?70°C熱壓輥，然后切邊、覆PE膜、收卷，收卷后置于40?50°C熟化I?10h，制備得到低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0012]所述的液態環氧樹脂為雙酚A型128，半固態環氧樹脂為苯酚型酚醛環氧樹脂638S，固體環氧樹脂為雙酸A型901。
[0013]所述半固態環氧樹脂、液態環氧樹脂和固態環氧樹脂的質量比為5:1:1?5:2:4。優選的，所述半固態環氧樹脂、液態環氧樹脂和固態環氧樹脂的質量比為5:2:3。
[0014]所述的固化劑為為雙氰胺10S;混合液A與固化劑的質量比為100:3?100:5.5。
[0015]所述的促進劑為UR300或UR500;混合液A與促進劑的質量比為100:1.5?100:2。
[0016]所述的消泡劑為BYK-A530 ；混合液A與消泡劑的質量比為100:0.5?100:0.8。
[0017]所述的混合液D在60°C的粘度為17000?18000cps。
[0018]進一步的，所述的制備方法，包括:
[0019]I)將液態環氧樹脂、半固態環氧樹脂與固態環氧樹脂于90°C攪拌混合完全，得混合液A;
[0020]2)將所述的混合液A與固化劑于60 0C攪拌混合完全，得混合液B;[0021 ] 3)向所述的混合液B中加入促進劑，于60 0C攪拌均勻后，得混合液C;
[0022]4)向所述的混合液C中加入消泡劑，于60°C攪拌均勻后，得混合液D;
[0023]5)將所述的混合液D置于涂膠機中，在60°C制得膠膜;將所述膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，通過60°C熱壓輥，然后切邊、覆PE膜、收卷，收卷后置于40°C熟化2h，制備得到低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0024]本發明還提供了所述的制備方法制備得到的低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0025]與現有技術相比，本發明的有益效果包括:
[0026]本發明在預浸料制備的整個過程中，制備的溫度不超過90°C，另外通過控制制備過程中溫度來控制粘度，并增加低溫熟化過程，最終制備的預浸料可短時低溫完成固化過程。
[0027]本發明是基于樹脂通過差示掃描量熱儀(DSC)掃描在70?90°C的等溫固化掃描能夠在10?45min快速完全固化，大大的降低能耗減少成本。通過40 °C烘房I?1h進行熟化，使其操作性在常溫下不粘手、不粘離型紙和PE膜，固化時樹脂的流失率小。
【具體實施方式】
:
[0028]為了更好的理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0029]固態環氧樹脂901:南亞環氧樹脂公司；
[0030]液態環氧樹脂128:南亞環氧樹脂公司；
[0031]半固態酚醛環氧樹脂638s:公司為南亞環氧樹脂公司。
[0032]BYK-A530:德國畢克化學；
[0033]雙氰胺100s:德固賽有限公司；
[0034]促進劑UR300、UR500:德固賽有限公司。
[0035]本發明所用原料并不限于上述公司生產，只要是上述涉及的產品型號即可。
[0036]本發明實施例中涉及的制備步驟、性能檢測如無特別指出均為常規方法，指標測試方法依據標準GB/T 2567-2008樹脂澆鑄體性能試驗方法。
[0037]實施例1
[0038]I)將500克半固態酚醛環氧樹脂638s、200克液體環氧樹脂雙酚A型128和300克固體環氧樹脂901置于2升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，在90°C中攪拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反應；
[0039]2)將上步溶液A和55克固化劑雙氰胺10s置于2升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，在60 0C中攪拌30min，得到溶液B;
[0040]3)將上步溶液B中加入20克促進劑UR500，在60°C中攪拌30min，得到混合物C。
[0041 ] 4)將上步混合物C中加入8克BYK-A530，60 °C攪拌I Omin，得到混合物D。混合液D的在60°C的粘度為18000cps。
[0042]將實施例1中步驟4)所得到的混合物D置于60°C涂膠機中，通過紅外線儀檢測膠膜的厚度或膠膜的面密度，通過冷卻板降低膠膜的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜。
[0043]將上步的膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，依次通過60°C幾組熱壓輥，使樹脂基體熔融，纖維嵌入樹脂基體中，冷卻降低預浸料溫度，最后進行切邊、覆PE膜、收卷，并把收卷好的預浸料放入40°C烘房中2h熟化，最終制得低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0044]本實施例制得的一種低溫固化環氧樹脂碳纖維復合材料基體樹脂彎曲強度達到
I1Mpa，拉伸強度80Mpa ；通過差示掃描量熱儀(DSC)掃描，在90 °C條件下完成固化需要的時間為30min。通過烘房熟化后，在常溫下不粘手、不粘離型紙和PE膜。
[0045]實施例2
[0046]I)將500克半固態酚醛環氧樹脂638s、200克液體環氧樹脂雙酚A型128和300克固體環氧樹脂901置于2升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，在90°C中攪拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反應；
[0047]2)將上步溶液A和30克固化劑雙氰胺10s置于2升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，在60 0C中攪拌30min，得到溶液B;
[0048]3)將上步溶液B中加入15克促進劑UR300，在60°C中攪拌30min，得到混合物C。
[0049]4)將上步混合物I中加入8克BYK-A530，60 °C攪拌I Omin，得到混合物D。混合液D的在60°C的粘度為17000cps。
[0050]將實施例1中步驟4)所得到的混合物D置于60°C涂膠機中，通過紅外線儀檢測膠膜的厚度或膠膜的面密度，通過冷卻板降低膠膜的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜。
[0051 ]將上步的膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，依次通過60°C幾組熱壓輥，使樹脂基體熔融，纖維嵌入樹脂基體中，冷卻降低預浸料溫度，最后進行切邊、覆PE膜、收卷，并把收卷好的預浸料放入40°C烘房中2h熟化，最終制得低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0052]本實施例制得的一種低溫固化環氧樹脂碳纖維復合材料基體樹脂彎曲強度達到115Mpa，拉伸強度86Mpa;通過差示掃描量熱儀(DSC)掃描，在90°C條件下完成固化需要的時間為20min。通過烘房熟化后，在常溫下不粘手、不粘離型紙和PE膜。
[0053]對比例I
[0054]采用常規方法制備預浸料:
[0055]I)將625克固態環氧樹脂901和375克液體環氧樹脂雙酚A型128置于2升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，在120°C中攪拌30min，得到溶液1，直接用于下一步反應；
[0056]2)將上步溶液I和60克固化劑10s置于2升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，在80°C中攪拌30min，得到溶液2;
[0057]3)將上步溶液2中加入1克促進劑UR500，在80 °C中攪拌30min，得到混合物I。
[0058]4)將上步混合物I中加入8克BYK-A530，攪拌lOmin，得到混合物2。
[0059]將實施例1中步驟4)所得到的混合物2置于70°C涂膠機中，通過紅外線儀檢測膠膜的厚度或膠膜的面密度，通過冷卻板降低膠膜的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜。
[0060]將上步的膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，依次通過110°C幾組熱壓輥，使樹脂基體熔融，纖維嵌入樹脂基體中，冷卻降低預浸料溫度，最后進行切邊、覆PE膜、收卷，最終制得低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0061]本實施例制得的環氧樹脂碳纖維復合材料基體樹脂彎曲強度達到105Mpa，拉伸強度78Mpa;在150°C條件下完成固化的時間為20min。
【主權項】
1.一種低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法，其特征在于，包括: 1)將液態環氧樹脂、半固態環氧樹脂與固態環氧樹脂于80?90°C攪拌混合完全，得混合液A; 2)將所述的混合液A與固化劑于50?70°C攪拌混合完全，得混合液B; 3)向所述的混合液B中加入促進劑，于50?70°C攪拌均勻后，得混合液C; 4)向所述的混合液C中加入消泡劑，于50?70°C攪拌均勻后，得混合液D; 5)將所述的混合液D置于涂膠機中，在50?70°C制得膠膜;將所述膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，通過50?70°C熱壓輥，然后切邊、覆PE膜、收卷，收卷后置于40?50°C熟化I?10h，制備得到低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的液態環氧樹脂為雙酚A型128，半固態環氧樹脂為苯酚型酚醛環氧樹脂638S，固體環氧樹脂為雙酸A型901。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述半固態環氧樹脂、液態環氧樹脂和固態環氧樹脂的質量比為5:1:1?5:2:4。4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的固化劑為為雙氰胺100S;混合液A與固化劑的質量比為100:3?100:5.5。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的促進劑為UR300或UR500;混合液A與促進劑的質量比為100:1.5?100:2。6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的消泡劑為BYK-A530;混合液A與消泡劑的質量比為100:0.5?100:0.8。7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的混合液D在60°C的粘度為17000?18000cps。8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，包括: 1)將液態環氧樹脂、半固態環氧樹脂與固態環氧樹脂于90°C攪拌混合完全，得混合液A； 2)將所述的混合液A與固化劑于60V攪拌混合完全，得混合液B; 3)向所述的混合液B中加入促進劑，于60°C攪拌均勻后，得混合液C; 4)向所述的混合液C中加入消泡劑，于60°C攪拌均勻后，得混合液D; 5)將所述的混合液D置于涂膠機中，在60°C制得膠膜;將所述膠膜從預浸料機上、下膠膜輥中引出，并和碳纖維形成夾芯結構，通過60°C熱壓輥，然后切邊、覆PE膜、收卷，收卷后置于40°C熟化2h，制備得到低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。9.根據權利要求1?8任一項所述的制備方法制備得到的低溫固化環氧樹脂碳纖維預浸料。
【文檔編號】C08L63/00GK105968731SQ201610361646
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】魯平才, 鄭淵中, 趙釬, 陳偉
【申請人】江蘇兆鋆新材料股份有限公司