一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固 性環(huán)氧樹脂。
【背景技術(shù)】
[0002] 碳纖維復(fù)合材料因為質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、易裁剪，已經(jīng)作為結(jié)構(gòu)材料廣泛應(yīng)用于航空 航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運動器材、電子電器產(chǎn)品等領(lǐng)域。碳纖維復(fù)合材料一 般是采用拉擠成型的，碳纖維材料之間是采用膠粘劑粘接成為一體的，運就對膠粘劑提出 了很高的要求?，F(xiàn)有技術(shù)中，碳纖維復(fù)合材料采用的膠粘劑，主要有如下問題：
[0003] (1)目前市場上的熱固性環(huán)氧樹脂達(dá)不到對碳纖維本體的預(yù)處理效果，導(dǎo)致樹脂 與碳纖維相融性/滲透性不佳，所W生產(chǎn)出來的碳纖維復(fù)合材料板的剪切強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度 都不佳。
[0004] 似碳纖維復(fù)合材料成板在低溫-40°c至高溫130°C的循環(huán)測試，W及戶外環(huán)境老 化測試時性能較差，且導(dǎo)熱性能較差，不能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、 運動器材等的嚴(yán)苛要求。 陽〇化](3)目前現(xiàn)有技術(shù)采用的用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂從冷藏環(huán)境 取出后到解凍時間慢，需4-6小時；且因為熱固性環(huán)氧樹脂的粘度大于30000CPS，粘度較 高，在生產(chǎn)過程中流動性不好，成型效率低，浪費能耗。
[0006] (4)現(xiàn)有技術(shù)采用的用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂需在-15°c~ 5°C保存，保存期為3~6月，在25°C環(huán)境下保質(zhì)期短，一般在1~2個月，夏天，運輸車箱內(nèi) 的溫度高達(dá)68~80°C，所W不適宜在夏天戶外溫度25~42°C情況下長途運輸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對W上技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹 月旨，對碳纖維材料具有很好的粘接性能，制備得到的碳纖維復(fù)合材料具有很高的剪切強(qiáng)度 和拉伸強(qiáng)度，且高低溫循環(huán)性能及戶外環(huán)境老化性能優(yōu)異，能滿足航空航天、軍工、軌道交 通、水上交通、汽車、運動器材等的嚴(yán)苛要求。
[0008] 對此，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0009] 一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂，其包括的組分及其份數(shù)為：環(huán) 氧樹脂/聚下二締橡膠聚合物40-60份，混合型環(huán)氧樹脂40-60份，石墨締0. 1-0. 5份，SBM/ MAM共聚物5-10份，增初劑4-8份，分散劑0. 1-0. 5份，凹凸棒± 1-5份，觸變劑1-5份，潤 濕劑0. 1-0. 5份，雙氯胺5-12份，潛伏性促進(jìn)劑1-5份，偶聯(lián)劑0. 5-1. 0份。其中，混合型 環(huán)氧樹脂為采用各種環(huán)氧樹脂混合而成的。
[0010] 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，應(yīng)用到碳纖維復(fù)合材料拉擠成型中，實現(xiàn)對碳纖維本體 的預(yù)處理效果，使樹脂與碳纖維相融性/滲透性不佳，所W生產(chǎn)出來的碳纖維復(fù)合材料板 的剪切強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度都較高；能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運動器材 等的嚴(yán)苛要求。
[0011] 另外，本發(fā)明技術(shù)方案所述的用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂在常溫 25°C時的粘度在20000-25000CPS范圍內(nèi)，運樣在碳纖維復(fù)合材料拉擠成型工藝的生產(chǎn)過 程中流動性好，成型效率高。另外，本發(fā)明技術(shù)方案的熱固性環(huán)氧樹脂在冷藏-15Γ~5°C 條件下保存，保質(zhì)期可達(dá)9~18個月，從冷藏環(huán)境取出后到解凍時間快，只需1~2小時； 且在25 °C下，保質(zhì)期可達(dá)5~8個月，在夏天，可W進(jìn)行戶外運輸。
[0012] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂包括 的組分及其份數(shù)為：環(huán)氧樹脂/聚下二締橡膠聚合物45-55份，混合型環(huán)氧樹脂45-55份， 石墨締0. 2-0. 4份，SBM/MAM共聚物6-8份，增初劑5-7份，分散劑0. 2-0. 4份，凹凸棒± 2-4 份，觸變劑2-4份，潤濕劑0. 2-0. 4份，雙氯胺6-10份，潛伏性促進(jìn)劑2-4份，偶聯(lián)劑0. 6-0. 8 份。
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述石墨締為增強(qiáng)型石墨締，比表面積為150-250m7 g，抑值 7.0 _ 8.0。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述混合型環(huán)氧樹脂的環(huán)氧當(dāng)量為117-127g/eq。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述增初劑為ETBN增初劑，即為線性下二締-丙締晴 共聚物。
[0016] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述環(huán)氧樹脂/聚下二締橡膠聚合物中的環(huán)氧樹脂的 環(huán)氧當(dāng)量為255-268g/eq。
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述凹凸棒±的粒徑為10~500nm，優(yōu)選比表面積為 9. 6 ~36m2/g。
[0018] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述潤濕劑為有機(jī)娃雙生結(jié)構(gòu)表面活性劑。
[0019] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述觸變劑為二氧化娃，所述二氧化娃為親水型氣相 法二氧化娃，比表面積度ET法）為360-400m7g。
[0020] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述潛伏性促進(jìn)劑為咪挫/2, 4甲苯-雙-二甲脈共聚 物、4, 4'二氨基二苯甲燒、4, 4'二氨基二苯酸、4, 4'二氨基二苯諷、對二甲苯胺中的至少一 種。
[0021] 優(yōu)選的，所述雙氯胺優(yōu)選瑞±CibaGeigy公司開發(fā)的HT2833、HT2844中的至少 一種。
[0022] 優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑。
[0023] 本發(fā)明還提供了一種制備如上所述的用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹 脂的方法，包括W下步驟：
[0024] 步驟S1 :在充氮的反應(yīng)容器中，加入環(huán)氧樹脂/聚下二締橡膠聚合物、混合型環(huán)氧 樹脂、石墨締、SBM/MAM共聚物、增初劑和分散劑，升溫至60~100°C，攬拌反應(yīng)，所述攬拌時 間為10~60min; 陽02引步驟S2 :然后加入凹凸棒±和觸變劑，在60~100°C下攬拌20~60min后，降溫 至 20 ~30°C; 陽0%] 步驟S3 :最后加入潤濕劑、雙氯胺、潛伏性促進(jìn)劑和偶聯(lián)劑，攬拌10~30min。
[0027] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，步驟S1中，所述攬拌反應(yīng)的攬拌速度為2500~ 3500;rpm，所述攬拌時間為20~40min;步驟S2中，所述攬拌的速度為5000~7000;rpm;步 驟S3中，所述攬拌的速度為5000~7000巧m。
[0028] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0029] 第一，采用本發(fā)明的技術(shù)方案的熱固性環(huán)氧樹脂，能對碳纖維本體的預(yù)處理，使得 樹脂與碳纖維之間具有很好的相融性和滲透性，制備出來的碳纖維復(fù)合材料板的剪切強(qiáng) 度、拉伸強(qiáng)度都很高；
[0030] 第二，采用本發(fā)明的技術(shù)方案的熱固性環(huán)氧樹脂，經(jīng)過高低溫循環(huán)后仍然具有較 高的強(qiáng)度，耐戶外環(huán)境老化性能優(yōu)異，能滿足航空航天、軍工、軌道交通、水上交通、汽車、運 動器材等的嚴(yán)苛要求。
[0031] 第Ξ，采用本發(fā)明的技術(shù)方案的熱固性環(huán)氧樹脂，粘度適中，25°C時的粘度在 20000-25000CPS范圍內(nèi)，在生產(chǎn)過程中流動性好，成型效率高，減少了浪費，降低了能耗。
[0032]第四，本發(fā)明的技術(shù)方案的熱固性環(huán)氧樹脂的保質(zhì)期長，在-15Γ-5Γ冷藏條件 下保存，保質(zhì)期可達(dá)9-18個月，從冷藏環(huán)境取出后到解凍時間快，只需1-2小時；且在25°C 下，保質(zhì)期可達(dá)5-8個月，在夏天，可W適應(yīng)于夏天戶外溫度25-42Γ情況下的長途運輸而 不發(fā)生固化。
【具體實施方式】
[0033] 下面對本發(fā)明的較優(yōu)的實施例作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0034] 實施例1
[0035] 一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂，包括的組分及其份數(shù)為：E51/ 聚下二締橡膠聚合物40份，混合型環(huán)氧樹脂60份，石墨締0. 2份，SBM/MAM共聚物8份， ETBN增初劑4份，分散劑0. 1份，納米級凹凸棒± 2份，親水型氣相法二氧化娃3份，潤濕 劑0. 5份，微米級雙氯胺12份，潛伏性促進(jìn)劑1份，硅烷偶聯(lián)劑0. 6份。其中，所述納米級 凹凸棒±的比表面積為36m7g，所述潛伏性促進(jìn)劑為微米級雙氯胺。
[0036] 采用W下制備方法得到：
[0037] 步驟S1 :在配備攬拌器、調(diào)溫器、回流冷凝器、加料和充氮裝置的不誘鋼反應(yīng)蓋 中，加入E51/聚下二締橡膠聚合物、混合型環(huán)氧樹脂、石墨締、SBM/MAM共聚物、增初劑和分 散劑，升溫至80°C，攬拌反應(yīng)，所述攬拌時間為30min，攬拌速度為3000rpm;
[0038] 步驟S2 :然后加入納米級凹凸棒±和親水型氣相法二氧化娃，保溫80°C下攬拌， 攬拌速度為6000;rpm，攬拌40min后，降溫至20~30°C;
[0039] 步驟S3:最后加入潤濕劑、潛伏性固化劑、潛伏性促進(jìn)劑和硅烷偶聯(lián)劑，eOOOrpm 下攬拌15min，得到所述用于碳纖維復(fù)合材料的未固化的熱固性環(huán)氧樹脂。
[0040] 在實際用于碳纖維復(fù)合材料時，將碳纖維加入到步驟S3攬拌好的物質(zhì)中，進(jìn)行碳 纖維復(fù)合材料拉擠成型即可。 柳41] 實施例2
[0042] 一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂，包括的組分及其份數(shù)為：E51/ 聚下二締橡膠聚合物45份，混合型環(huán)氧樹脂55份，增強(qiáng)型石墨締0. 25份，SBM/MAM共聚物 6份，ETBN增初劑7份，分散劑0. 25份，納米級凹凸棒± 5份，親水型氣相法二氧化娃4份， 潤濕劑0. 1份，微米級雙氯胺10份，潛伏性促進(jìn)劑2份，硅烷偶聯(lián)劑0. 5份。其中，所述納 米級凹凸棒±的比表面積為30m7g，所述潛伏性促進(jìn)劑為微米級雙氯胺。
[0043] 采用W下制備方法得到：
[0044] 步驟S1 :在配備攬拌器、調(diào)溫器、回流冷凝器、加料和充氮裝置的不誘鋼反應(yīng)蓋 中，加入E51/聚下二締橡膠聚合物、混合型環(huán)氧樹脂、石墨締、SBM/MAM共聚物、增初劑和分 散劑，升溫至70°C，攬拌反應(yīng)，所述攬拌時間為40min，攬拌速度為3500rpm;
[0045] 步驟S2 :然后加入納米級凹凸棒±和親水型氣相法二氧化娃，保溫70°C下攬拌， 攬拌速度為5500巧m，攬拌50min后，降溫至25°C;
[0046] 步驟S3 :最后加入潤濕劑、潛伏性固化劑、潛伏性促進(jìn)劑和硅烷偶聯(lián)劑，600化pm 下攬拌15min，得到所述用于碳纖維復(fù)合材料的未固化的熱固性環(huán)氧樹脂。
[0047] 實施例3
[0048] 一種用于碳纖維復(fù)合材料的新型熱固性環(huán)氧樹脂，包括的組分及其份數(shù)為：E5