本發(fā)明涉及樹脂基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是利用陽離子光固化反應(yīng)中活性中心壽命長、體系可以后固化的特點，快速制備纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)、可設(shè)計性強(qiáng)、抗疲勞性能好、易實現(xiàn)多部件一體化等特點，在現(xiàn)代工業(yè)上得到了大量應(yīng)用。隨著我國碳纖維規(guī)模生產(chǎn)擴(kuò)大，在逐步滿足國內(nèi)航空航天等高精尖領(lǐng)域的需要后，碳纖維在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)就成為碳纖維及其復(fù)合材料完整產(chǎn)業(yè)鏈亟待解決的問題。目前，制約碳纖維規(guī)模應(yīng)用首要因素是碳纖維昂貴的價格，其次是加工成型過程中的時間成本。

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的生產(chǎn)過程也是制品的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)工藝水平直接影響最終產(chǎn)品的性能。以真空灌注成型工藝為例，首先將與制品形狀相近的碳纖維增強(qiáng)材料放入模具中，然后在負(fù)壓下快速注入熱固性樹脂，同時將模具在80-180℃下保持一段時間，進(jìn)行充分的固化反應(yīng)，最后脫模修邊，得到最終制品。可以看出，能耗高、耗時較長始終是碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造過程中的劣勢，不但增加了材料的制造成本，還與當(dāng)今綠色環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念相背離，嚴(yán)重制約了它的進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用。

與熱固化相比，紫外光固化反應(yīng)簡單、便捷高效，僅需對材料的工作面進(jìn)行照射，能耗僅是后者的十分之一到五分之一，運(yùn)營維護(hù)成本低，已經(jīng)被廣泛的使用于各個生產(chǎn)領(lǐng)域中。

本發(fā)明根據(jù)陽離子光固化反應(yīng)中活性中心壽命長、體系可以后固化的特點，利用真空灌注成型技術(shù)快速制備碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，為降低整個復(fù)合材料制造過程的能耗及時間奠定基礎(chǔ)，達(dá)到綠色發(fā)展、低碳及可持續(xù)發(fā)展的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的技術(shù)任務(wù)是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可快速固化的陽離子光固化樹脂組合物及其制備纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

(1)本發(fā)明提供一種陽離子光固化樹脂組合物，其配方中原料組成及各組分重量份如下：環(huán)氧樹脂90-110份，陽離子光引發(fā)劑0.1-10份，光敏劑0-10份，活性稀釋劑0-35份，添加劑0-30份。

(2)所述環(huán)氧樹脂為縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂中的一種或多種，如e44環(huán)氧樹脂、e51環(huán)氧樹脂、3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯、雙((3，4-環(huán)氧環(huán)己基)甲基)己二酸酯、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂中的一種或多種。

(3)所述光引發(fā)劑為碘鎓鹽、硫鎓鹽中的一種或多種，如4，4-二甲基-二苯基碘翁六氟磷酸鹽、二苯基碘鎓六氟磷酸鹽、三苯基硫鎓鹽、二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟磷酸鹽中的一種或多種。

(4)所述光敏劑為α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮，二苯酮，安息香甲醚，安息香異丙基醚，安息香丁醚，苯偶酰，米蚩酮，硫雜蒽酮中的一種或多種。光敏劑的引入，以提高陽離子引發(fā)劑的引發(fā)效率。

(5)所述活性稀釋劑為環(huán)氧丙烷芐基醚、環(huán)氧丙烷苯基醚、丙烯基縮水甘油醚、雙縮水甘油醚、乙二醇雙縮水甘油醚中的一種或多種?；钚韵♂寗┑囊耄捎糜谡{(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂的黏度，改善操作工藝系統(tǒng)的可操作性。

(6)所述添加劑為粉末或顆粒形式的填料、顏料、納米填料中的一種或多種，如氧化鋁、玻璃、陶瓷、石英、氣相二氧化硅等粉末或顆粒形式的填料或炭黑或鈦白等顏料，還可以加入納米填料，比如納米二氧化硅，納米尼龍纖維等。填料的引入，一方面可提高所形成固化物的強(qiáng)度，減少固化的體積收縮，另一方面可調(diào)節(jié)環(huán)氧樹脂的黏度，改善操作工藝性。

本發(fā)明提供一種纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，由上述陽離子光固化樹脂組合物基體相混合纖維增強(qiáng)相后制備得到，所述纖維增強(qiáng)相為碳纖維布或者玻璃纖維布，其中每100重量份纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中含有40-75重量份的紫外光固化樹脂組合物。

本發(fā)明的纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，其制備方法包括如下步驟：

(1)用紫外燈輻照混有光引發(fā)劑等原料的環(huán)氧樹脂，使其表面產(chǎn)生陽離子活性中心；

(2)迅速導(dǎo)入已經(jīng)鋪放好纖維增強(qiáng)材料并且抽完真空的模具中，進(jìn)行后固化反應(yīng)，反應(yīng)完全后，脫?？傻玫街破?。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的紫外光固化樹脂組合物及其制備纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的方法的有益效果是：

(1)本發(fā)明的陽離子光固化樹脂組合物具有后固化的特點，可以解決不透光體系或厚尺寸體系的光固化厚度的問題，并且該方法簡單便捷，能耗低。

(2)本發(fā)明以該組合物為基體相并以該方法制備的纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度好，鋪設(shè)6層纖維增強(qiáng)相的樹脂基復(fù)合材料在5-60分鐘內(nèi)即可完成一次性快速深層固化。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的紫外光固化樹脂組合物及其纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作以下詳細(xì)地說明。

本發(fā)明所述紫外光光源可以是各種產(chǎn)生紫外光的光源，可以根據(jù)光引發(fā)劑的類型選擇，如常用的高壓汞燈，led光源、氙燈。

實施例1

將e44環(huán)氧樹脂90份、4，4-二甲基-二苯基碘翁六氟磷酸鹽0.5份加入反應(yīng)容器中混合，將混合物經(jīng)紫外光曝光后，通過真空灌注機(jī)，迅速將曝光后的樹脂注入已經(jīng)鋪放好碳纖維增強(qiáng)材料的真空灌注模具中，進(jìn)行后固化反應(yīng)，反應(yīng)完全后，脫?？傻玫街破贰Ｆ渲忻?00g纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中含有40g的紫外光固化樹脂組合物。

實施例2

將e51環(huán)氧樹脂100份、三苯基硫鎓鹽0.1份加入反應(yīng)容器中混合，攪拌均勻，得紫外光固化樹脂組合物。本實施例紫外光固化樹脂固化物及纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制備方法同實施例1，不同的是其中每100g纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中含有60g的紫外光固化樹脂組合物。

實施例3

將3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲基-3，4-環(huán)氧環(huán)己基甲酸酯110份、二苯基碘鎓六氟磷酸鹽0.4份、二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟磷酸鹽0.3份加入反應(yīng)容器中混合，攪拌均勻，得紫外光固化樹脂組合物。本實施例紫外光固化樹脂固化物及纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制備方法同實施例1，不同的是其中每100g纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中含有75g的紫外光固化樹脂組合物。

實施例4

將e51環(huán)氧樹脂55份、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂環(huán)氧樹脂es-0640份、三苯基硫鎓鹽2份、安息香丁醚0.2份、環(huán)氧丙烷苯基醚30份加入反應(yīng)容器中混合，攪拌均勻，得紫外光固化樹脂組合物。本實施例紫外光固化樹脂固化物及纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制備方法同實施例1，不同的是其中每100g纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中含有65g的紫外光固化樹脂組合物。

實施例5

將雙((3，4-環(huán)氧環(huán)己基)甲基)己二酸酯20份、環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂環(huán)氧樹脂es-0680份、4，4-二甲基-二苯基碘翁六氟磷酸鹽1份、二苯基-(4-苯基硫)苯基锍六氟磷酸鹽1份、α，α-二甲氧基-α-苯基苯乙酮0.2份、雙縮水甘油醚15份、乙二醇雙縮水甘油醚10份、填料15份加入反應(yīng)容器中混合，攪拌均勻，得紫外光固化樹脂組合物。本實施例紫外光固化樹脂固化物及纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料制備方法同實施例1，不同的是其中每100g纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中含有35g的紫外光固化樹脂組合物。

實施例6

實施例1至5中任一纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料鋪設(shè)層數(shù)3層，固化后在材料萬能試驗機(jī)上測試器其拉 伸性能，其抗拉強(qiáng)度達(dá)1500mpa至2600mpa以上。