一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料及其制備方法。所述制備方法，包括：將液態環氧樹脂與固態環氧樹脂于100～120℃攪拌混合完全，得混合液A；將所述的混合液A與阻燃劑SPB?100于100～120℃攪拌混合完全，得混合液B；向所述的混合液B中加入固化劑，于70～80℃攪拌均勻后，得混合液C；向所述的混合液C中加入促進劑，于70～80℃攪拌均勻后，得混合液D；將所述的混合液D通過涂膠機和預浸料機制備所述的阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料。本發明還公開了所述制備方法制備得到的阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料。本發明方法能夠提高產品阻燃性和韌性。
【專利說明】
一種阻燃増韌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，具體涉及一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法。
【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，已經成功用于民事、軍事方面。但其基體樹脂韌性較低而且基體阻燃性較差，嚴重影響其更廣泛的運用。
[0003]本發明涉及一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法;針對環氧樹脂固化后交聯密度高，不僅韌性較低而且基體阻燃性較差，因此，以純環氧樹脂制備的復合材料不能滿足工業發展對高性能樹脂基復合材料的要求。
【發明內容】
[0004]發明目的:本發明的目的在于提供一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法，提高產品阻燃性和強度。
[0005]技術方案:一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法，包括:
[0006]I)將液態環氧樹脂與固態環氧樹脂于100?120 0C攪拌混合完全，得混合液A;
[0007]2)將所述的混合液A與阻燃劑SPB-100于100?120 V攪拌混合完全，得混合液B ；
[0008]3)向所述的混合液B中加入固化劑，于70?80 °C攪拌均勻后，得混合液C ；
[0009]4)向所述的混合液C中加入促進劑，于70?80°C攪拌均勻后，得混合液D;
[0010]5)將所述的混合液D通過涂膠機和預浸料機制備所述的阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0011]所述的液態環氧樹脂為雙酚A型128或E51，所述的固態環氧樹脂為雙酚A型901或E20，優選為901。
[0012]所述固態環氧樹脂和液態環氧樹脂的質量比為5:1?5，優選為2?2.2:1。
[0013]所述的阻燃劑為SPB-100 ;所述的混合液A與阻燃劑SPB-100的質量比為100: 5?20，優選為100:10?15，更優選為100:15。
[0014]所述的固化劑為雙氰胺100S、100SF或DDA-5，優選為雙氰胺100S;所述的混合液A與固化劑的質量比為100:3?8，優選為100:3?6，更優選為100:6。
[0015]所述的促進劑為二脲類U-24M，UR300或UR500，優選為UR500;所述的混合液A與促進劑的質量比為100:0.5?5，優選為100:1?3，更優選為100: I。
[0016]所述的混合液D在70°C的粘度為3000?30000cps，優選為23000?25000cps。
[0017]步驟5)采用常規方法，具體為:將所述的混合液D置于70?80°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的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜；
[0018]將上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，依次通過100?120°C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，制得阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0019]本發明還提供了所述制備方法制備得到的阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0020]所述阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料，其基體樹脂彎曲強度達到105?IlOMpaJi伸強度75?80Mpa，沖擊強度10?12KJ/m2，氧指數為25?30 %。
[0021]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0022]在儲存過程中，本發明選擇的阻燃劑極性與環氧樹脂相同，與環氧樹脂混合穩定性好，便于混合，易于分散。
【申請人】對眾多阻燃劑進行研究，發現了無鹵阻燃劑體系氮磷系阻燃劑SPB-100不僅具有阻燃效果優異，還具有提高拉伸強度和沖擊強度的作用，原因可能由于阻燃元素間的增效和協同作用而具有良好的阻燃作用，同時該阻燃增韌劑中有韌性鏈段對本發明整個體系的韌性有提高，對其他機械性能幾乎沒有影響。這款阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料有著廣泛的運用前景。
【具體實施方式】
[0023]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。
[0024]固態環氧樹脂901:南亞環氧樹脂公司；
[0025]液態環氧樹脂128:南亞環氧樹脂公司；
[0026]無鹵阻燃劑SPB-100:上海眾司實業有限公司；
[0027]雙氰胺100s:德固賽有限公司；
[0028]促進劑UR300:德固賽有限公司。
[0029]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。
[0030]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。
[0031]實施例1
[0032]I)將670克固態環氧樹脂901和330克液態環氧樹脂(雙酸A型128)置于2000毫升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，100°c攪拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反應；
[0033]2)將上步溶液A中加入100克無鹵阻燃增韌劑3?8-100，120°(:攪拌301^11，得到混合物B;
[0034]3)將上步混合物B中加入30克促進固化劑雙氰胺100s，70°C攪拌lOmin，得到混合物C;
[0035]4)將上步混合物C和30克促進劑UR300置于2000毫升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，80°C攪拌20min，得到溶液D，D在70°C的粘度為23000cps;
[0036]將溶液D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的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜;將上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，依次通過100?120°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，進行切邊、覆PE膜、收卷，制得環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0037]本實施例制得的一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料，其基體樹脂彎曲強度達到I 1Mpa，拉伸強度75Mpa，沖擊強度10KJ/m2，氧指數為27 %。
[0038]實施例2
[0039]I)將670克固態環氧樹脂901和330克液體環氧樹脂(雙酸A型128)置于2000毫升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，120°C攪拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反應；
[0040]2)將上步溶液A中加入150克無鹵阻燃增韌劑3?8-100，100°(:攪拌301^11，得到混合物B;
[0041 ] 3)將上步混合物B中加入60克促進固化劑雙氰胺100s，80°C攪拌lOmin，得到混合物C;
[0042]4)將上步混合物C和10克促進劑UR500置于2000毫升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，70°C攪拌20min，得到溶液D，D在70°C的粘度為25000cps;
[0043]將溶液D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的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜;將上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，依次通過100?120°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，進行切邊、覆PE膜、收卷，制得環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0044]本實施例制得的一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料，其基體樹脂彎曲強度達到105Mpa，拉伸強度80Mpa，沖擊強度12KJ/m2，氧指數為30 %。
[0045]對比例I
[0046]不添加阻燃劑，其余同實施例2，具體步驟為:
[0047]I)將670克固體固態環氧樹脂901和330克液體環氧樹脂(雙酚A型128)置于2000毫升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，120°C攪拌30min，得到溶液A，直接用于下一步反應；
[0048]2)將上步溶液A中加入60克固化劑雙氰胺100s，80°C攪拌lOmin，得到混合物C。
[0049]3)將上步混合物C和10克促進劑UR500置于2000毫升的帶有真空裝置的玻璃燒瓶中，70°C攪拌20min，得到溶液D;
[0050]將溶液D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的溫度，減少其固化程度，制得預浸料所用膠膜;將上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，依次通過100?120°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，進行切邊、覆PE膜、收卷，制得環氧樹脂碳纖維預浸料。
[0051]本實施例制得的一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料，其基體樹脂彎曲強度達到105Mpa，拉伸強度75Mpa，沖擊強度8KJ/m2，氧指數為20 %。
【主權項】
1.一種阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料的制備方法，其特征在于，包括: 1)將液態環氧樹脂與固態環氧樹脂于100?120°C攪拌混合完全，得混合液A; 2)將所述的混合液A與阻燃劑SPB-100于100?120°C攪拌混合完全，得混合液B ； 3)向所述的混合液B中加入固化劑，于70?80°C攪拌均勻后，得混合液C ； 4)向所述的混合液C中加入促進劑，于70?80°C攪拌均勻后，得混合液D; 5)將所述的混合液D通過涂膠機和預浸料機制備所述的阻燃增韌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或E51，固態環氧樹脂為雙酸A型901或E20。3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固態環氧樹脂和液態環氧樹脂的質量比為5:1?5。4.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A與阻燃劑SPB-100的質量比為100:5?20。5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的固化劑為雙氰胺100S、100SF或DDA-5。6.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A與固化劑的質量比為100:3?8。7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的促進劑為二脲類U-24M，UR300或UR500。8.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A與促進劑的質量比為100:0.5?5ο9.根據權利要求1?8任一項所述的制備方法制備得到的阻燃增韌環氧樹脂碳纖維預浸料。
【文檔編號】C08K7/06GK106046678SQ201610365151
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】魯平才, 趙釬, 陳偉
【申請人】江蘇兆鋆新材料股份有限公司