專利名稱：一種復(fù)合材料的樹(shù)脂基體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于樹(shù)脂基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料的樹(shù)脂基體及其制備方法。
背景技術(shù)：
在樹(shù)脂基復(fù)合材料制件的質(zhì)量檢驗(yàn)項(xiàng)目中，孔隙率是關(guān)鍵的一項(xiàng)指標(biāo)。因此，在復(fù)合材料制備的工藝流程中，排除樹(shù)脂中含有的低分子揮發(fā)物、氣體以及在預(yù)浸料鋪貼過(guò)程中引入的氣體，成為至關(guān)重要的工藝因素。樹(shù)脂基復(fù)合材料的制備工藝流程通常分為:樹(shù)脂合成，與纖維浸潰復(fù)合制成預(yù)浸料，固化成型復(fù)合材料制件。在國(guó)內(nèi)，目前復(fù)合材料樹(shù)脂基體的合成工藝，通常采用組分原料全溶均相合成技術(shù)，合成的樹(shù)脂基體粘度低、流動(dòng)性好。目前國(guó)內(nèi)的排除氣泡方法是采用預(yù)吸膠工藝:升溫后預(yù)浸料中樹(shù)脂熔融，在較低粘度下，通過(guò)真空排除樹(shù)脂中產(chǎn)生的氣泡，然后施加外壓以壓實(shí)復(fù)合材料。預(yù)吸膠工藝的關(guān)鍵在于加壓點(diǎn)時(shí)機(jī)的選擇，要求是:在樹(shù)脂凝膠之前加壓，過(guò)早則氣體來(lái)不及排出，樹(shù)脂仍處于低粘度，容易導(dǎo)致氣泡殘留和樹(shù)脂流失，出現(xiàn)復(fù)合材料孔隙和貧膠現(xiàn)象；過(guò)晚則樹(shù)脂已凝膠，外加壓力不能壓實(shí)復(fù)合材料，容易出現(xiàn)復(fù)合材料疏松現(xiàn)象。因此，目前復(fù)合材料樹(shù)脂基體的缺點(diǎn)是:加壓點(diǎn)時(shí)機(jī)的選擇困難，特別對(duì)于大型制件，容易出現(xiàn)加壓過(guò)早或者過(guò)晚的問(wèn)題，使復(fù)合材料制件的質(zhì)量下降甚至報(bào)廢。在實(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常發(fā)生因加壓點(diǎn)時(shí)機(jī)問(wèn)題而導(dǎo)致復(fù)合材料制件批量報(bào)廢，該問(wèn)題已經(jīng)成為復(fù)合材料工業(yè)化推廣應(yīng)用需要解決的技術(shù)難題。在國(guó)際上，已經(jīng)出現(xiàn)了常溫加壓成型的大型復(fù)合材料制件的成型工藝，其主要步驟是:在室溫下將鋪疊好的構(gòu)件封裝，抽真空，直接施加外壓(通常不小于0.2MPa)，然后升溫固化。常溫加壓成型工藝避免了選擇加壓點(diǎn)時(shí)機(jī)問(wèn)題，適合于大型復(fù)合材料制件制造和批量生產(chǎn)。然而適合于常溫加壓成型工藝的樹(shù)脂基體合成技術(shù)，在國(guó)外屬于高度商業(yè)機(jī)密技術(shù)，未檢索到國(guó)內(nèi)外相應(yīng)的樹(shù)脂基體合成的公開(kāi)文獻(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是:提出一種適用于常溫加壓成型復(fù)合材料的樹(shù)脂基體及其制備方法，以便在大型復(fù)合材料制件制造和批量生產(chǎn)中使用常溫加壓成型工藝方法，提高大型復(fù)合材料制件的成型質(zhì)量。本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種復(fù)合材料的樹(shù)脂基體，其特征在于，它由A組分、B組分和C組分混合構(gòu)成，A組分為雙馬來(lái)酰亞胺；B組分為烯類(lèi)化合物；C組分為低粘度環(huán)氧組分；A組分、B組分和C組分的重量份比例為:A組分100份，B組分為50份 120份，C組分為5份 20份。如上面所述復(fù)合材料樹(shù)脂基體的制備方法，其特征在于，制備的步驟是:1、配料:稱取100份A組分原 料，按重量比例稱取B組分和C組分原料；2、制備預(yù)聚物:從A組分中取出10% 50%作為A組分預(yù)聚原料，再?gòu)腂組分中取出B組分預(yù)聚原料,B組分預(yù)聚原料的重量是A組分預(yù)聚原料重量的50% 120%,將A組分預(yù)聚原料和B組分預(yù)聚原料混合,加熱升溫至110°C 170<€,保溫5111；[11 501]1；[11,同時(shí)進(jìn)行攪拌，然后冷卻到室溫，得到固體預(yù)聚物；3、粉碎:將固體預(yù)聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m ;4、混合:將剩余的A組分原料和B組分原料混合，然后升溫至110°C 170°C，同時(shí)進(jìn)行攪拌，停止加熱，待溫度降低到80°C 100°C時(shí)向混合物中固體預(yù)聚物顆粒和C組分，繼續(xù)攪拌5min 20min后出料，完成樹(shù)脂基體的制備。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:提出了一種適用于常溫加壓成型復(fù)合材料的樹(shù)脂基體及其制備方法，實(shí)現(xiàn)了在大型復(fù)合材料制件制造和批量生產(chǎn)中使用常溫加壓成型工藝方法，提高了大型復(fù)合材料制件的成型質(zhì)量。
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。如上面所述復(fù)合材料樹(shù)脂基體的制備方法，其特征在于，制備的步驟是:1、配料:稱取100份A組分原料，按重量比例稱取B組分和C組分原料；2、制備預(yù)聚物:從A組分中取出10% 50%作為A組分預(yù)聚原料，再?gòu)腂組分中取出B組分預(yù)聚原料,B組分預(yù)聚原料的重量是A組分預(yù)聚原料重量的50% 120%,將A組分預(yù)聚原料和B組分預(yù)聚原料混合,加熱升溫至110°C 170<€,保溫5111；[11 501]1；[11,同時(shí)進(jìn)行攪拌，然后冷卻到室溫，得 到固體預(yù)聚物；3、粉碎:將固體預(yù)聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m ;4、混合:將剩余的A組分原料和B組分原料混合，然后升溫至110°C 170°C，同時(shí)進(jìn)行攪拌，停止加熱，待溫度降低到80°C 100°C時(shí)向混合物中固體預(yù)聚物顆粒和C組分，繼續(xù)攪拌5min 20min后出料，完成樹(shù)脂基體的制備。本發(fā)明的工作原理是:在固化升溫過(guò)程中，樹(shù)脂將經(jīng)歷以下幾個(gè)階段:固液共存階段，起始，樹(shù)脂主體組分隨溫度升高而達(dá)到熔融狀態(tài)，顆粒組分則仍保留固體狀態(tài)，隨溫度繼續(xù)升高，樹(shù)脂粘度逐漸增加，接近凝膠狀態(tài)；熔融階段，溫度繼續(xù)升高，顆粒組分也逐漸融解在樹(shù)脂中，樹(shù)脂達(dá)到凝膠狀態(tài)；固化階段，溫度升高，樹(shù)脂發(fā)生發(fā)應(yīng)，至固化完成。在復(fù)合材料固化成型過(guò)程中，氣泡排除階段主要在樹(shù)脂的固液共存階段，此時(shí)樹(shù)脂粘度低，樹(shù)脂及預(yù)浸料中夾雜的氣體會(huì)隨溫度上升而膨脹，產(chǎn)生的細(xì)微氣泡向外擴(kuò)張，而樹(shù)脂中均勻分布的細(xì)微固體顆粒，可以阻止細(xì)微氣泡產(chǎn)生后的匯聚并擴(kuò)大，同時(shí)，還可將樹(shù)脂產(chǎn)生的氣泡進(jìn)行消融，氣體組分最終以分子狀態(tài)分散在樹(shù)脂中；隨溫度繼續(xù)升高，樹(shù)脂進(jìn)入熔融狀態(tài)，顆粒融解，樹(shù)脂粘度明顯增加，在此階段，氣泡難以形成和擴(kuò)大。采用上述合成工藝制備的樹(shù)脂制備樹(shù)脂基復(fù)合材料時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)常溫加壓的復(fù)合材料成型工藝:在室溫下將鋪疊好的構(gòu)件封裝，抽真空，直接施加外壓(通常不小于
0.2MPa)，然后升溫固化。實(shí)施例1取100g4，4’ -雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷、50 二烯丙基雙酚A，加入反應(yīng)瓶中，升溫至160°C,反應(yīng)IOmin后，冷卻至室溫，得到固體預(yù)聚物。
將固體預(yù)聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m。取900g4，4’ -雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷、450g 二烯丙基雙酚A，加入反應(yīng)瓶中，升溫至160°C，攪拌至溶液透明后，降溫至100°C，加入固體預(yù)聚物顆粒和50g85#環(huán)氧樹(shù)脂，攪拌15min，得到雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂基體。實(shí)施例2取500g4，4’-雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷、600 二烯丙基雙酚A，加入反應(yīng)瓶中，升溫至120°C，反應(yīng)40min后，冷卻至室溫，得到固體預(yù)聚物。將固體預(yù)聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m。取500g4，4’ -雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷、600g 二烯丙基雙酚A，加入反應(yīng)瓶中，升溫至120°C，攪拌至溶液透明后，降溫至80°C，加入固體預(yù)聚物顆粒和200g85#環(huán)氧樹(shù)脂，攪拌15min，得到雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂基體。實(shí)施例3取300g4，4’ -雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷、300g 二烯丙基雙酚A，加入反應(yīng)瓶中，升溫至140°C,反應(yīng)30min后,冷卻至室溫,得到固體預(yù)聚物。將固體預(yù)聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m。取700g4，4’ -雙馬來(lái)酰亞胺二苯甲烷、700g 二烯丙基雙酚A，加入反應(yīng)瓶中，升溫至140°C，攪拌至溶液透明后，降溫至90°C，加入固體預(yù)聚物顆粒和150g85#環(huán)氧樹(shù)脂，攪拌15min，得到雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂基體`。
權(quán)利要求
1.一種復(fù)合材料的樹(shù)脂基體，其特征在于，它由A組分、B組分和C組分混合構(gòu)成，A組分為雙馬來(lái)酰亞胺組分為烯類(lèi)化合物；C組分為低粘度環(huán)氧組分；A組分、B組分和C組分的重量份比例為:A組分100份，B組分為50份 120份，C組分為5份 20份。
2.制備如權(quán)利要求1所述復(fù)合材料樹(shù)脂基體的方法，其特征在于，制備的步驟是: 2.1、配料:稱取100份A組分原料，按重量比例稱取B組分和C組分原料； 2.2、制備預(yù)聚物:從A組分中取出10% 50%作為A組分預(yù)聚原料，再?gòu)腂組分中取出B組分預(yù)聚原料,B組分預(yù)聚原料的重量是A組分預(yù)聚原料重量的50% 120%,將A組分預(yù)聚原料和B組分預(yù)聚原料混合,加熱升溫至110°C 170<€,保溫5111；[11 501]1；[11,同時(shí)進(jìn)行攪拌，然后冷卻到室溫，得到固體預(yù)聚物； 2.3、粉碎:將固體預(yù)聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m ; 2.4、混合:將剩余的A組分原料和B組分原料混合，然后升溫至110°C 170°C，同時(shí)進(jìn)行攪拌，停止加熱，待溫度降低到80°C 100°C時(shí)向混合物中固體預(yù)聚物顆粒和C組分，繼續(xù)攪拌5min 20min后出 料，完成樹(shù)脂基體的制備。
全文摘要
本發(fā)明屬于樹(shù)脂基復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種復(fù)合材料的樹(shù)脂基體及其制備方法。本發(fā)明樹(shù)脂基體的配方是，A組分為雙馬來(lái)酰亞胺；當(dāng)A組B組分為烯類(lèi)化合物；C組分低粘度環(huán)氧組分。本發(fā)明樹(shù)脂基體的制備的步驟是配料；制備預(yù)聚物；粉碎；混合。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在大型復(fù)合材料制件制造和批量生產(chǎn)中使用常溫加壓成型工藝方法，提高了大型復(fù)合材料制件的成型質(zhì)量。
文檔編號(hào)C08L63/00GK103113743SQ20131000909
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者孫占紅, 陽(yáng)曉輝 申請(qǐng)人:中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空制造工程研究所