一種複合材料的樹脂基體及其製備方法

2023-10-09 19:54:34 5

專利名稱：一種複合材料的樹脂基體及其製備方法
技術領域：
本發明屬於樹脂基複合材料製備技術領域，涉及一種複合材料的樹脂基體及其製備方法。
背景技術：
在樹脂基複合材料製件的質量檢驗項目中，孔隙率是關鍵的一項指標。因此，在複合材料製備的工藝流程中，排除樹脂中含有的低分子揮發物、氣體以及在預浸料鋪貼過程中引入的氣體，成為至關重要的工藝因素。樹脂基複合材料的製備工藝流程通常分為:樹脂合成，與纖維浸潰複合製成預浸料，固化成型複合材料製件。在國內，目前複合材料樹脂基體的合成工藝，通常採用組分原料全溶均相合成技術，合成的樹脂基體粘度低、流動性好。目前國內的排除氣泡方法是採用預吸膠工藝:升溫後預浸料中樹脂熔融，在較低粘度下，通過真空排除樹脂中產生的氣泡，然後施加外壓以壓實複合材料。預吸膠工藝的關鍵在於加壓點時機的選擇，要求是:在樹脂凝膠之前加壓，過早則氣體來不及排出，樹脂仍處於低粘度，容易導致氣泡殘留和樹脂流失，出現複合材料孔隙和貧膠現象；過晚則樹脂已凝膠，外加壓力不能壓實複合材料，容易出現複合材料疏鬆現象。因此，目前複合材料樹脂基體的缺點是:加壓點時機的選擇困難，特別對於大型製件，容易出現加壓過早或者過晚的問題，使複合材料製件的質量下降甚至報廢。在實際生產中，經常發生因加壓點時機問題而導致複合材料製件批量報廢，該問題已經成為複合材料工業化推廣應用需要解決的技術難題。在國際上，已經出現了常溫加壓成型的大型複合材料製件的成型工藝，其主要步驟是:在室溫下將鋪疊好的構件封裝，抽真空，直接施加外壓(通常不小於0.2MPa)，然後升溫固化。常溫加壓成型工藝避免了選擇加壓點時機問題，適合於大型複合材料製件製造和批量生產。然而適合於常溫加壓成型工藝的樹脂基體合成技術，在國外屬於高度商業機密技術，未檢索到國內外相應的樹脂基體合成的公開文獻。

發明內容
本發明的目的是:提出一種適用於常溫加壓成型複合材料的樹脂基體及其製備方法，以便在大型複合材料製件製造和批量生產中使用常溫加壓成型工藝方法，提高大型複合材料製件的成型質量。本發明的技術方案是:一種複合材料的樹脂基體，其特徵在於，它由A組分、B組分和C組分混合構成，A組分為雙馬來醯亞胺；B組分為烯類化合物；C組分為低粘度環氧組分；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。如上面所述複合材料樹脂基體的製備方法，其特徵在於，製備的步驟是: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、製備預聚物:從A組分中取出10% 50%作為A組分預聚原料，再從B組分中取出B組分預聚原料,B組分預聚原料的重量是A組分預聚原料重量的50% 120%,將A組分預聚原料和B組分預聚原料混合,加熱升溫至110°C 170<€,保溫5111；[11 501]1；[11,同時進行攪拌，然後冷卻到室溫，得到固體預聚物；3、粉碎:將固體預聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m ;4、混合:將剩餘的A組分原料和B組分原料混合，然後升溫至110°C 170°C，同時進行攪拌，停止加熱，待溫度降低到80°C 100°C時向混合物中固體預聚物顆粒和C組分，繼續攪拌5min 20min後出料，完成樹脂基體的製備。本發明的優點是:提出了一種適用於常溫加壓成型複合材料的樹脂基體及其製備方法，實現了在大型複合材料製件製造和批量生產中使用常溫加壓成型工藝方法，提高了大型複合材料製件的成型質量。
具體實施例方式下面對本發明做進一步詳細說明。如上面所述複合材料樹脂基體的製備方法，其特徵在於，製備的步驟是: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、製備預聚物:從A組分中取出10% 50%作為A組分預聚原料，再從B組分中取出B組分預聚原料,B組分預聚原料的重量是A組分預聚原料重量的50% 120%,將A組分預聚原料和B組分預聚原料混合,加熱升溫至110°C 170<€,保溫5111；[11 501]1；[11,同時進行攪拌，然後冷卻到室溫，得 到固體預聚物；3、粉碎:將固體預聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m ;4、混合:將剩餘的A組分原料和B組分原料混合，然後升溫至110°C 170°C，同時進行攪拌，停止加熱，待溫度降低到80°C 100°C時向混合物中固體預聚物顆粒和C組分，繼續攪拌5min 20min後出料，完成樹脂基體的製備。本發明的工作原理是:在固化升溫過程中，樹脂將經歷以下幾個階段:固液共存階段，起始，樹脂主體組分隨溫度升高而達到熔融狀態，顆粒組分則仍保留固體狀態，隨溫度繼續升高，樹脂粘度逐漸增加，接近凝膠狀態；熔融階段，溫度繼續升高，顆粒組分也逐漸融解在樹脂中，樹脂達到凝膠狀態；固化階段，溫度升高，樹脂發生發應，至固化完成。在複合材料固化成型過程中，氣泡排除階段主要在樹脂的固液共存階段，此時樹脂粘度低，樹脂及預浸料中夾雜的氣體會隨溫度上升而膨脹，產生的細微氣泡向外擴張，而樹脂中均勻分布的細微固體顆粒，可以阻止細微氣泡產生後的匯聚並擴大，同時，還可將樹脂產生的氣泡進行消融，氣體組分最終以分子狀態分散在樹脂中；隨溫度繼續升高，樹脂進入熔融狀態，顆粒融解，樹脂粘度明顯增加，在此階段，氣泡難以形成和擴大。採用上述合成工藝製備的樹脂製備樹脂基複合材料時，可以實現常溫加壓的複合材料成型工藝:在室溫下將鋪疊好的構件封裝，抽真空，直接施加外壓(通常不小於
0.2MPa)，然後升溫固化。實施例1取100g4，4』 -雙馬來醯亞胺二苯甲烷、50 二烯丙基雙酚A，加入反應瓶中，升溫至160°C,反應IOmin後，冷卻至室溫，得到固體預聚物。
將固體預聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m。取900g4，4』 -雙馬來醯亞胺二苯甲烷、450g 二烯丙基雙酚A，加入反應瓶中，升溫至160°C，攪拌至溶液透明後，降溫至100°C，加入固體預聚物顆粒和50g85#環氧樹脂，攪拌15min，得到雙馬來醯亞胺樹脂基體。實施例2取500g4，4』-雙馬來醯亞胺二苯甲烷、600 二烯丙基雙酚A，加入反應瓶中，升溫至120°C，反應40min後，冷卻至室溫，得到固體預聚物。將固體預聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m。取500g4，4』 -雙馬來醯亞胺二苯甲烷、600g 二烯丙基雙酚A，加入反應瓶中，升溫至120°C，攪拌至溶液透明後，降溫至80°C，加入固體預聚物顆粒和200g85#環氧樹脂，攪拌15min，得到雙馬來醯亞胺樹脂基體。實施例3取300g4，4』 -雙馬來醯亞胺二苯甲烷、300g 二烯丙基雙酚A，加入反應瓶中，升溫至140°C,反應30min後,冷卻至室溫,得到固體預聚物。將固體預聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m。取700g4，4』 -雙馬來醯亞胺二苯甲烷、700g 二烯丙基雙酚A，加入反應瓶中，升溫至140°C，攪拌至溶液透明後，降溫至90°C，加入固體預聚物顆粒和150g85#環氧樹脂，攪拌15min，得到雙馬來醯亞胺樹脂基體`。
權利要求
1.一種複合材料的樹脂基體，其特徵在於，它由A組分、B組分和C組分混合構成，A組分為雙馬來醯亞胺組分為烯類化合物；C組分為低粘度環氧組分；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.製備如權利要求1所述複合材料樹脂基體的方法，其特徵在於，製備的步驟是: 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、製備預聚物:從A組分中取出10% 50%作為A組分預聚原料，再從B組分中取出B組分預聚原料,B組分預聚原料的重量是A組分預聚原料重量的50% 120%,將A組分預聚原料和B組分預聚原料混合,加熱升溫至110°C 170<€,保溫5111；[11 501]1；[11,同時進行攪拌，然後冷卻到室溫，得到固體預聚物； 2.3、粉碎:將固體預聚物粉碎成顆粒，粒徑為5 μ m 100 μ m ; 2.4、混合:將剩餘的A組分原料和B組分原料混合，然後升溫至110°C 170°C，同時進行攪拌，停止加熱，待溫度降低到80°C 100°C時向混合物中固體預聚物顆粒和C組分，繼續攪拌5min 20min後出 料，完成樹脂基體的製備。
全文摘要
本發明屬於樹脂基複合材料製備技術領域，涉及一種複合材料的樹脂基體及其製備方法。本發明樹脂基體的配方是，A組分為雙馬來醯亞胺；當A組B組分為烯類化合物；C組分低粘度環氧組分。本發明樹脂基體的製備的步驟是配料；製備預聚物；粉碎；混合。本發明實現了在大型複合材料製件製造和批量生產中使用常溫加壓成型工藝方法，提高了大型複合材料製件的成型質量。
文檔編號C08L63/00GK103113743SQ20131000909
公開日2013年5月22日 申請日期2013年1月10日 優先權日2013年1月10日
發明者孫佔紅, 陽曉輝 申請人:中國航空工業集團公司北京航空製造工程研究所