本發(fā)明涉及復合材料，具體涉及一種復合材料修補漿料及其制備工藝。

背景技術：

1、碳纖維增強樹脂基復合材料在航空、航天、航天器及導彈領域獲得廣泛應用。碳纖維復合材料模量大，密度小，具有較高的比強度和比剛度，具有金屬無法比擬的獨特優(yōu)勢。改性環(huán)氧樹脂的碳纖維復合材料的比強度和比剛度顯著優(yōu)于鋁合金。但碳纖維復合材料在生產(chǎn)過程中由于設計更改或零部件在受到低速沖擊時，可能會發(fā)生不同程度的損傷。碳纖維復合材料面板存在纖維斷裂、基體碎裂和層間分層現(xiàn)象，碳纖維復合材料芯材會出現(xiàn)蜂窩的壓潰或泡沫碎裂、與面板脫黏等現(xiàn)象。一旦碳纖維復合材料零部件損傷嚴重，不及時修補不僅會影響工作效率，還可能存在安全隱患。

2、專利us4358480公開了一種多孔耐火基材表面損傷的修復方法，包括先使正硅酸乙酯水解，后使水解的正硅酸乙酯在加熱條件下固化，從而將其作為無機粘接劑使用，但是該方法的修補料正硅酸乙酯粘接劑在高溫下極易粉化，從而導致修補料失效。專利cn112848417a公開了一種氫燃料電池汽車的碳纖維復合材料產(chǎn)品的裂紋維修方法，使用碳纖維布和a/b雙組分環(huán)氧樹脂結合，對碳纖維復合材料產(chǎn)品的裂紋區(qū)域進行修復。但是該技術存在修補工藝操作步驟繁瑣，不便于修補的缺點，而且大部分a/b雙組分環(huán)氧樹脂的耐溫在100℃左右，只有部分能達到280℃左右，耐高溫性較差。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有復合材料修補材料粘接強度低、耐高溫性差、修補工藝操作繁瑣的技術問題，本發(fā)明提供一種復合材料修補漿料及其制備工藝。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種復合材料修補漿料，包括a組分和b組分，

3、以重量份數(shù)計，a組分包括：5~15份羥基丙烯酸酯單體、50~60份聚乙二醇單甲醚、50~60份多異氰酸酯、20~40份丙烯酸酯單體、10~60份封閉劑、3~10份引發(fā)劑；

4、b組分包括：30~40份環(huán)氧樹脂、10~20份補強纖維、4~10份納米顆粒、4~10份乙酸乙酯、2~5份磷酸；補強纖維包括碳纖維和石棉纖維，碳纖維和石棉纖維的重量之比為1~4:1。

5、進一步的，多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種以上的混合物。

6、進一步的，封閉劑為3,5-二甲基吡唑、丙酮肟、乙醇、丙二酸二乙酯、苯酚中的一種或兩種以上的混合物。

7、進一步的，引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉或過硫酸銨-亞硫酸氫鈉中的一種或多種。

8、進一步的，納米顆粒選自納米二氧化鈦、納米氧化鋁和碳納米管中的一種。

9、第二方面，本發(fā)明還提供一種上述復合材料修補漿料的制備工藝，包括以下步驟：

10、（1）制備a組分：將羥基丙烯酸酯單體、聚乙二醇單甲醚與多異氰酸酯混合，攪拌均勻，充氮保護，60~120℃反應1~5小時；加入封閉劑，50~70℃反應1~2小時；加入丙烯酸酯單體，1000~2000rpm高速剪切30~120min，然后均質(zhì)30~120min；加入引發(fā)劑，60~90℃下反應3~9小時，得到a組分；

11、（2）制備b組分：用一半質(zhì)量乙酸乙酯浸潤納米顆粒和補強纖維48~56h，待用；將環(huán)氧樹脂溶解于另一半質(zhì)量的乙酸乙酯中，添加磷酸，45~50℃下攪拌10min以上；加入浸潤后納米顆粒和補強纖維，300~1500rpm攪拌25~30min，得到b組分；

12、（3）將a組分和b組分混合，邊加熱邊攪拌，制得復合材料修補漿料。

13、進一步的，步驟（1）中，高速剪切和均質(zhì)的溫度均保持在30~100℃。

14、進一步的，步驟（2）中，加入浸潤后納米顆粒和補強纖維后，300~500rpm低速攪拌15~20min，1000~1500rpm高速攪拌5~10min。

15、進一步的，步驟（3）中，加熱溫度為50~80℃，攪拌速度為1000~1200rpm。

16、本發(fā)明的有益效果在于：

17、本發(fā)明提供的一種復合材料修補漿料，使用丙烯酸酯單體改性異氰酸酯，改善了異氰酸酯乳液作為固化劑的交聯(lián)效果；使用乙酸乙酯、環(huán)氧樹脂、磷酸反應，使環(huán)氧開環(huán)，與異氰酸酯反應，進一步提高了環(huán)氧樹脂和異氰酸酯的固化交聯(lián)程度，大大提高了復合材料修補漿料的粘結強度和耐熱性。此外，添加納米顆?？梢蕴岣吖袒宦?lián)的效率；補強纖維采用碳纖維和石棉纖維，使修補漿料固化后的強度和耐熱性同時得到提升。

技術特征：

1.一種復合材料修補漿料，其特征在于，包括a組分和b組分，

2.如權利要求1所述的復合材料修補漿料，其特征在于，多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯和六亞甲基二異氰酸酯中的一種或兩種以上的混合物。

3.如權利要求1所述的復合材料修補漿料，其特征在于，封閉劑為3,5-二甲基吡唑、丙酮肟、乙醇、丙二酸二乙酯、苯酚中的一種或兩種以上的混合物。

4.如權利要求1所述的復合材料修補漿料，其特征在于，引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鉀-亞硫酸氫鈉或過硫酸銨-亞硫酸氫鈉中的一種或多種。

5.如權利要求1所述的復合材料修補漿料，其特征在于，納米顆粒選自納米二氧化鈦、納米氧化鋁和碳納米管中的一種。

6.一種如權利要求1所述復合材料修補漿料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

7.如權利要求6所述的制備工藝，其特征在于，步驟（1）中，高速剪切和均質(zhì)的溫度均保持在30~100℃。

8.如權利要求6所述的制備工藝，其特征在于，步驟（2）中，加入浸潤后納米顆粒和補強纖維后，300~500rpm低速攪拌15~20min，1000~1500rpm高速攪拌5~10min。

9.如權利要求6所述的制備工藝，其特征在于，步驟（3）中，加熱溫度為50~80℃，攪拌速度為1000~1200rpm。

技術總結
本發(fā)明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種復合材料修補漿料及其制備工藝。復合材料修補漿料包括A組分和B組分，A組分包括羥基丙烯酸酯單體、聚乙二醇單甲醚、多異氰酸酯、丙烯酸酯單體、封閉劑、引發(fā)劑；B組分包括環(huán)氧樹脂、補強纖維、納米顆粒、乙酸乙酯、磷酸；補強纖維包括碳纖維和石棉纖維，碳纖維和石棉纖維的重量之比為1~4:1。使用丙烯酸酯單體改性異氰酸酯，改善了異氰酸酯乳液作為固化劑的交聯(lián)效果；使用乙酸乙酯、環(huán)氧樹脂、磷酸反應，使環(huán)氧開環(huán)，與異氰酸酯反應，進一步提高了環(huán)氧樹脂和異氰酸酯的固化交聯(lián)程度，大大提高了復合材料修補漿料的粘結強度和耐熱性。

技術研發(fā)人員：王蓮蓮,耿坤,張素華,耿磊
受保護的技術使用者：上海大展時代納米科技有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30