專利名稱：一種降低液態(tài)成型用樹(shù)脂基體固化收縮率的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液態(tài)成型熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的固化收縮抑制技術(shù)，涉及一種降低液態(tài)成型用樹(shù)脂基體固化收縮率的方法。
背景技術(shù)：
在先進(jìn)復(fù)合材料的低成本制造技術(shù)方面，以RTM、VARI技術(shù)為代表的液態(tài)成型技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際復(fù)合材料領(lǐng)域研究與發(fā)展的主流。在國(guó)外民機(jī)方面，歐洲A 380和美國(guó)Boeing 787飛機(jī)都已大量使用了液態(tài)成型技術(shù)。而液態(tài)成型復(fù)合材料技術(shù)的關(guān)鍵首先是有一個(gè)特低黏度的所謂“液態(tài)成型專用樹(shù)脂”。為了獲得特低的黏度，這些樹(shù)脂的初始分子量一般都很小。在發(fā)生固化反應(yīng)時(shí)，RTM樹(shù)脂從初始的小分子結(jié)構(gòu)變?yōu)轶w型交聯(lián)結(jié)構(gòu)，普遍將發(fā)生較大體積收縮，主要原因有二 一是熱固性樹(shù)脂通過(guò)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行固化交聯(lián)，會(huì)因?yàn)榛瘜W(xué)鍵的生成，或化學(xué)反應(yīng)中副產(chǎn)物的放出而發(fā)生固化體積收縮；二是高溫生成的聚合物冷卻到室溫導(dǎo)致的熱收縮。這兩種收縮都會(huì)對(duì)高分子材料及復(fù)合材料的性能有一定影響。其中樹(shù)脂因固化交聯(lián)的體積收縮是不可忽視的重要因素，是一種對(duì)材料性能的潛在的破壞因素。樹(shù)脂體積收縮產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，使得樹(shù)脂基體內(nèi)部、膠接接頭或樹(shù)脂基體與纖維界面之間在無(wú)外載時(shí)就已存在相當(dāng)可觀的殘余應(yīng)力，造成基體強(qiáng)度的下降，膠接接頭的脫粘，或復(fù)合材料制件的開(kāi)裂、撓曲以及尺寸不穩(wěn)定等；也使界面容易受氧、水等環(huán)境因素的侵襲，使材料容易老化，影響其使用壽命。并使材料在受到外部載荷的時(shí)候，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的突降。目前，減少液態(tài)成型樹(shù)脂固化體積收縮的途徑主要包括，降低反應(yīng)體系中官能團(tuán)的濃度，加入高分子增韌劑，加入無(wú)機(jī)粉狀填料，改進(jìn)固化工藝，利用膨脹單體共聚等。但是上述方法均具有一定的局限性，如降低反應(yīng)體系中官能團(tuán)濃度將導(dǎo)致固化交聯(lián)密度降低，進(jìn)而降低樹(shù)脂基體的耐熱性和力學(xué)性能。加入高分子增韌劑或無(wú)機(jī)粉狀填料會(huì)大大提高液態(tài)成型樹(shù)脂的初始黏度，嚴(yán)重影響樹(shù)脂對(duì)纖維預(yù)成型體的浸潤(rùn)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種不影響樹(shù)脂基體的化學(xué)反應(yīng)特性、耐熱性、力學(xué)性能及成型工藝性的降低液態(tài)成型樹(shù)脂基體固化收縮率的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是在液態(tài)成型樹(shù)脂基體中，添加固化收縮率為零的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，其工藝步驟如下；a)將液態(tài)成型樹(shù)脂基體加熱熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻；b)在基體樹(shù)脂中加入占基體樹(shù)脂重量59Γ15%的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，并保持機(jī)械攪拌直至加入物溶解完全；c)將得到的混合物冷卻至室溫，得到改性樹(shù)脂。所述的液態(tài)成型樹(shù)脂是中溫環(huán)氧樹(shù)脂或高溫環(huán)氧樹(shù)脂或氰酸酯樹(shù)脂或雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是將與環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂具有良好分子結(jié)構(gòu)兼容性和化學(xué)反應(yīng)特性的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂作為固化收縮抑制組分加入到上述基體樹(shù)脂中，使這種低固化收縮率組分參與到原樹(shù)脂基體的固化交聯(lián)反應(yīng)中，通過(guò)對(duì)基體樹(shù)脂固化交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)的調(diào)整大幅降低基體樹(shù)脂的固化收縮率，并且不影響原基體樹(shù)脂的耐熱性、力學(xué)性能及成型工藝性。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。在液態(tài)成型樹(shù)脂基體中，添加一定含量的與原樹(shù)脂體系具有良好分子結(jié)構(gòu)兼容性和化學(xué)反應(yīng)性的固化收縮抑制組分，通過(guò)對(duì)原樹(shù)脂基體的固化交聯(lián)結(jié)構(gòu)在分子水平上的調(diào)整，降低基體樹(shù)脂的固化收縮率，并保持其化學(xué)反應(yīng)特性、耐熱性、力學(xué)性能及成型工藝性。工藝步驟如下a)將液態(tài)成型樹(shù)脂加熱熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻，b)在基體樹(shù)脂中加入占基體樹(shù)脂重量59T15%的固化收縮率為零的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂作為固化收縮抑制組分，并保持機(jī)械攪拌直至加入物溶解完全，再機(jī)械攪拌IOmin 30min至其完全溶解均勻，c)將得到的混合物迅速冷卻至室溫，得到改性樹(shù)脂。根據(jù)原樹(shù)脂基體的固化收縮特性，可調(diào)整固化收縮抑制組分芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂的用量。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1將典型的液態(tài)成型用中溫環(huán)氧樹(shù)脂，加熱至45°C熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻，在其中加入占基體樹(shù)脂重量5%的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，并保持機(jī)械攪拌直至苯并噁嗪樹(shù)脂溶解完全，再機(jī)械攪拌lOmin，將得到的混合物迅速冷卻至室溫，得到改性樹(shù)脂。實(shí)施例2將典型的液態(tài)成型用高溫環(huán)氧樹(shù)脂，加熱至80°C熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻，在其中加入占基體樹(shù)脂重量15%的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，并保持機(jī)械攪拌直至苯并噁嗪樹(shù)脂溶解完全，再機(jī)械攪拌30min，將得到的混合物迅速冷卻至室溫，得到改性樹(shù)脂。實(shí)施例3將典型的液態(tài)成型用雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂，加熱至115°C熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻，在其中加入占基體樹(shù)脂重量10%的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，并保持機(jī)械攪拌直至苯并噁嗪樹(shù)脂溶解完全，再機(jī)械攪拌15min，將得到的混合物迅速冷卻至室溫，得到改性樹(shù)脂。實(shí)施例4將典型的液態(tài)成型用氰酸酯樹(shù)脂，加熱至90°C熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻，在其中加入占基體樹(shù)脂重量8%的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，并保持機(jī)械攪拌直至苯并噁嗪樹(shù)脂溶解完全，再機(jī)械攪拌20min，將得到的混合物迅速冷卻至室溫，得到改 性樹(shù)脂。
權(quán)利要求
1.一種降低液態(tài)成型用樹(shù)脂基體固化收縮率的方法，其特征是，在液態(tài)成型樹(shù)脂基體中，添加固化收縮率為零的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，其工藝步驟如下； a)將液態(tài)成型樹(shù)脂基體加熱熔融變?yōu)橐簯B(tài)，并進(jìn)行機(jī)械攪拌直至其熔融均勻； b)在基體樹(shù)脂中加入占基體樹(shù)脂重量59Γ15%的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂，并保持機(jī)械攪拌直至加入物溶解完全； c)將得到的混合物冷卻至室溫，得到改性樹(shù)脂。
2.如權(quán)利要求1所述的一種降低液態(tài)成型用樹(shù)脂基體固化收縮率的方法，其特征是，所述的液態(tài)成型樹(shù)脂是中溫環(huán)氧樹(shù)脂或高溫環(huán)氧樹(shù)脂或氰酸酯樹(shù)脂或雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂。
全文摘要
本發(fā)明屬于液態(tài)成型熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料的固化收縮抑制技術(shù)，涉及一種降低液態(tài)成型用樹(shù)脂基體固化收縮率的方法。本發(fā)明將與環(huán)氧樹(shù)脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂、氰酸酯樹(shù)脂具有良好分子結(jié)構(gòu)兼容性和化學(xué)反應(yīng)特性的芳香二胺型苯并噁嗪樹(shù)脂作為固化收縮抑制組分加入到上述基體樹(shù)脂中，使這種低固化收縮率組分參與到原樹(shù)脂基體的固化交聯(lián)反應(yīng)中，通過(guò)對(duì)基體樹(shù)脂固化交聯(lián)分子結(jié)構(gòu)的調(diào)整大幅降低基體樹(shù)脂的固化收縮率，并且不影響原基體樹(shù)脂的耐熱性、力學(xué)性能及成型工藝性。
文檔編號(hào)C08J3/24GK103030933SQ201210483208
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者劉剛, 胡曉蘭, 周玉敬, 益小蘇 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空材料研究院, 廈門(mén)大學(xué)