树脂基复合材料及其制备方法

文档序号:2433915阅读:546来源:国知局
专利名称:树脂基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料及其制备方法。
背景技术
高性能树脂基复合材料因其比模量高、比强度大,被广泛应用于航空、航 天、国防军工、建筑、机械、电子、文体、医疗和生物工程等众多领域。
目前,以单一种类树脂为基体的复合材料已经不能满足复合材料在功能化 方面的需要。纯有机硅树脂复合材料的力学性差,表现在室温下及高温热处理 后弯曲强度和层间剪切强度不高,限制了实际应用。

发明内容
本发明目的是为了解决现有纯有机硅树脂复合材料在室温下及高温热处 理后弯曲强度和层间剪切强度低的问题,而提供树脂基复合材料及其制备方法。
树脂基复合材料由有机硅树脂预浸布和酚醛树脂预浸布铺层制成,待结合 面刷涂硅烷偶联剂溶液;其中树脂基复合材料是1 8层酚醛树脂预浸布至于 中间,两边各铺放1 4层有机硅树脂预浸布,或者是S+l层有机硅树脂预浸 布与S层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有机硅树脂预浸布,S为1 8; 有机硅树脂预浸布由有机硅树脂和增强体制成,酚醛树脂预浸布由酚醛树脂和 增强体制成;有机硅树脂为縮合型甲基苯基有机硅树脂或改性縮合型甲基苯基 有机硅树脂;增强体为石英纤维织物、石英纤维、高硅氧纤维或高硅氧纤维织 物;硅烷偶联剂溶液为氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)或Y-(2,3-环氧丙氧基)丙基 三甲氧基硅烷(KH560),硅烷偶联剂溶液中的溶剂是质量浓度为95%的乙醇溶 液。
制备树脂基复合材料方法按以下步骤实现a、将有机硅树脂加热到60 70°C,然后涂于增强体上,制得有机硅树脂预浸布;b、将酚醛树脂加热到40 50°C,然后涂于未经涂覆的增强体上,制得酚醛树脂预浸布;c、将有机硅树 脂预浸布和酚醛树脂预浸布裁剪,在预浸布待结合面刷涂硅垸偶联剂溶液,然
后进行铺层,再放入模具中;d、将模具置于热压机上,在8(TC的条件下预热 lh,随后升温至120。C,在5 20MPa的条件下热压2h,升温至160。C的条件 下热压2h,升温至200。C的条件下热压2h,升温至260。C的条件下热压6h, 即得树脂基复合材料;其中步骤a中有机硅树脂为縮合型甲基苯基有机硅树脂 或改性縮合型甲基苯基有机硅树脂;步骤a中增强体为石英纤维织物、石英纤 维、高硅氧纤维或高硅氧纤维织物;步骤a和步骤b中所用增强体相同;步骤 c中硅垸偶联剂溶液为氨丙基三乙氧基硅垸或Y-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧 基硅烷,硅烷偶联剂溶液中的溶剂是质量浓度为95%的乙醇溶液;步骤c中将 1 8层酚醛树脂预浸布至于中间,两边各铺放1 4层有机硅树脂预浸布,或 者将S+l层有机硅树脂预浸布与S层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为 有机硅树脂预浸布,S为1 8。
本发明中有机硅树脂与酚醛树脂的相容性好,制备所得树脂基复合材料的 种类多,应用范围广,力学性好,表现在室温下的弯曲强度比纯有机硅树脂复 合材料提高了 2.5% 43.3%,层间剪切强提高了 4.0% 12.6%;经500。C热处 理10分钟后的树脂基复合材料的弯曲强度比纯有机硅树脂复合材料提高了 13.0% 93.3%,层间剪切强提高了 40.5% 73.0%。
具体实施例方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式

,还包括各具体实施方 式间的任意组合。
具体实施方式

一本实施方式树脂基复合材料由有机硅树脂预浸布和酚醛 树脂预浸布铺层制成,待结合面刷涂硅烷偶联剂溶液;其中树脂基复合材料是 1 8层酚醛树脂预浸布至于中间,两边各铺放1 4层有机硅树脂预浸布,或 者是S+l层有机硅树脂预浸布与S层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为 有机硅树脂预浸布,S为1 8;有机硅树脂预浸布由有机硅树脂和增强体制成, 酚醛树脂预浸布由酚醛树脂和增强体制成;有机硅树脂为縮合型甲基苯基有机 硅树脂或改性縮合型甲基苯基有机硅树脂;增强体为石英纤维织物、石英纤维、 高硅氧纤维或高硅氧纤维织物;硅烷偶联剂溶液为氨丙基三乙氧基硅烷或 Y-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅垸,硅烷偶联剂溶液中的溶剂是质量浓度为 95%的乙醇溶液。
具体实施方式

二本实施方式树脂基复合材料的制备方法按以下步骤实
现a、将有机硅树脂加热到60 7(TC,然后涂于增强体上,制得有机硅树脂 预浸布;b、将酚醛树脂加热到40 5(TC,然后涂于未经涂覆的增强体上,制 得酚醛树脂预浸布;c、将有机硅树脂预浸布和酚醛树脂预浸布裁剪,在预浸 布待结合面刷涂硅烷偶联剂溶液,然后进行铺层,再放入模具中;d、将模具 置于热压机上,在8(TC的条件下预热lh,随后升温至120°C,在5 20MPa 的条件下热压2h,升温至16(TC的条件下热压2h,升温至20(TC的条件下热压 2h,升温至260°C的条件下热压6h,即得树脂基复合材料;其中步骤a中有机 硅树脂为縮合型甲基苯基有机硅树脂或改性縮合型甲基苯基有机硅树脂;步骤 a中增强体为石英纤维织物、石英纤维、高硅氧纤维或高硅氧纤维织物;步骤 a和步骤b中所用增强体相同;步骤c中硅烷偶联剂溶液为氨丙基三乙氧基硅 烷或,(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷,硅垸偶联剂溶液中的溶剂是质量 浓度为95%的乙醇溶液;步骤c中将l 8层酚醛树脂预浸布至于中间,两边 各铺放1 4层有机硅树脂预浸布,或者将S+l层有机硅树脂预浸布与S层酚 醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有机硅树脂预浸布,S为l 8。 本实施方式中增强体的两面均涂覆树脂。
具体实施方式

三本实施方式与具体实施方式

二不同的是步骤c中硅烷偶 联剂溶液的PH值为4.5 5.5。其它步骤及参数与具体实施方式

二相同。
具体实施方式

四本实施方式与具体实施方式

二不同的是步骤c中将5层 酚醛树脂预浸布至于中间,两边各铺放3层有机硅树脂预浸布。其它步骤及参 数与具体实施方式

二相同。
具体实施方式

五本实施方式与具体实施方式

二不同的是步骤c中将6层 有机硅树脂预浸布与5层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有机硅树脂预 浸布。其它步骤及参数与具体实施方式

二相同。
具体实施方式

六本实施方式与具体实施方式

二不同的是步骤d中10 15MPa的条件下热压2h。其它步骤及参数与具体实施方式

二相同。
具体实施方式

七本实施方式制备树脂基复合材料方法按以下步骤实现
a、将縮合型甲基苯基有机硅树脂加热到6(TC,然后涂于高硅氧纤维织物上, 制得縮合型甲基苯基有机硅树脂预浸布;b、将酚醛树脂加热到40。C,然后涂
于高硅氧纤维织物上,制得酚醛树脂预浸布;c、将縮合型甲基苯基有机硅树 脂预浸布和酚醛树脂预浸布裁剪成230mmx80mm,在预浸布待结合面刷涂 KH550,然后进行铺层,再放入模具中;d、将模具置于热压机上,在80'C的 条件下预热lh,随后升温至12(TC,在15MPa的条件下热压2h,升温至160 r的条件下热压2h,升温至20(TC的条件下热压2h,升温至26(TC的条件下热 压6h,即得树脂基复合材料;其中步骤c中将5层酚醛树脂预浸布至于中间, 两边各铺放3层有机硅树脂预浸布。
本实施方式中所得树脂基复合材料,经测试,室温弯曲强度为301.0MPa, 比纯有机硅树脂复合材料提高了 43.3%,室温层间剪切强度为23.3MPa,比纯 有机硅树脂复合材料提高了 12.6%;经50(TC热处理10分钟后,弯曲强度为 197.2MPa,比纯有机硅树脂复合材料提高了 93.3%,层间剪切强度为12.8MPa, 比纯有机硅树脂复合材料提高了 73.0%。
具体实施方式

八本实施方式制备树脂基复合材料方法按以下步骤实现 a、将改性縮合型甲基苯基有机硅树脂加热到6CTC,然后涂于石英纤维织物上, 制得改性縮合型甲基苯基有机硅树脂预浸布;b、将酚醛树脂加热到4(TC,然 后涂于石英纤维织物上,制得酚醛树脂预浸布;c、将縮合型甲基苯基改性有 机硅树脂预浸布和酚醛树脂预浸布裁剪成230mmx80mm,在预浸布待结合面 刷涂KH560,然后进行铺层,再放入模具中;d、将模具置于热压机上,在80 。C的条件下预热lh,随后升温至120。C,在15MPa的条件下热压2h,升温至 16(TC的条件下热压2h,升温至200。C的条件下热压2h,升温至260。C的条件 下热压6h,即得树脂基复合材料;其中步骤c中将6层有机硅树脂预浸布与5 层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有机硅树脂预浸布。
本实施方式中所得树脂基复合材料,经测试,室温弯曲强度为242.3旨& 比纯有机硅树脂复合材料提高了 15.4%,室温层间剪切强度为21.5MPa,比纯 有机硅树脂复合材料提高了 8.6%;经500。C热处理10分钟后,弯曲强度为 M1.5MPa,比纯有机硅树脂复合材料提高了 58.3%,层间剪切强度为ll.OMPa, 比纯有机硅树脂复合材料提高了 48.6%。
权利要求
1、树脂基复合材料,其特征在于树脂基复合材料由有机硅树脂预浸布和酚醛树脂预浸布铺层制成,待结合面刷涂硅烷偶联剂溶液;其中树脂基复合材料是1~8层酚醛树脂预浸布至于中间,两边各铺放1~4层有机硅树脂预浸布,或者是S+1层有机硅树脂预浸布与S层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有机硅树脂预浸布,S为1~8;有机硅树脂预浸布由有机硅树脂和增强体制成,酚醛树脂预浸布由酚醛树脂和增强体制成;有机硅树脂为缩合型甲基苯基有机硅树脂或改性缩合型甲基苯基有机硅树脂;增强体为石英纤维织物、石英纤维、高硅氧纤维或高硅氧纤维织物;硅烷偶联剂溶液为氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷,硅烷偶联剂溶液中的溶剂是质量浓度为95%的乙醇溶液。
2、 制备权利要求1所述树脂基复合材料的方法,其特征在于树脂基复合 材料的制备方法按以下步骤实现a、将有机硅树脂加热到60 7(TC,然后涂 于增强体上,制得有机硅树脂预浸布;b、将酚醛树脂加热到40 50。C,然后 涂于未经涂覆的增强体上,制得酚醛树脂预浸布;c、将有机硅树脂预浸布和 酚醛树脂预浸布裁剪,在预浸布待结合面刷涂硅烷偶联剂溶液,然后进行铺层, 再放入模具中;d、将模具置于热压机上,在8(TC的条件下预热lh,随后升温 至120°C,在5 20MPa的条件下热压2h,升温至160。C的条件下热压2h, 升温至20(TC的条件下热压2h,升温至26(TC的条件下热压6h,即得树脂基复 合材料;其中步骤a中有机硅树脂为縮合型甲基苯基有机硅树脂或改性縮合型 甲基苯基有机硅树脂;步骤a中增强体为石英纤维织物、石英纤维、高硅氧纤 维或高硅氧纤维织物;步骤a和步骤b中所用增强体相同;步骤c中硅烷偶联 剂溶液为氨丙基三乙氧基硅垸或,(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷,硅烷 偶联剂溶液中的溶剂是质量浓度为95%的乙醇溶液;步骤c中将1 8层酚醛 树脂预浸布至于中间,两边各铺放1 4层有机硅树脂预浸布,或者将S+1层 有机硅树脂预浸布与S层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有^l硅树脂预 浸布,S为1 8。
3、 根据权利要求2所述的树脂基复合材料的制备方法,其特征在于步骤 c中硅烷偶联剂溶液的PH值为4.5 5.5。
4、 根据权利要求2所述的树脂基复合材料的制备方法,其特征在于步骤 c中将5层酚醛树脂预浸布至于中间,两边各铺放3层有机硅树脂预浸布。
5、 根据权利要求2所述的树脂基复合材料的制备方法,其特征在于步骤 c中将6层有机硅树脂预浸布与5层酚醛树脂预浸布交替铺放,且最外层为有 机硅树脂预浸布。
6、 根据权利要求2所述的树脂基复合材料的制备方法,其特征在于步骤 d中在10 15MPa的条件下热压2h。
全文摘要
树脂基复合材料及其制备方法,它涉及复合材料及其制备方法。它解决了现有纯有机硅树脂复合材料在室温下及高温热处理后弯曲强度和层间剪切强度低的问题。树脂基复合材料由有机硅树脂、酚醛树脂、增强体和硅烷偶联剂溶液制成。方法a.制有机硅树脂预浸布;b.制酚醛树脂预浸布;c.将有机硅树脂预浸布和酚醛树脂预浸布裁剪,刷涂硅烷偶联剂溶液,进行铺层后放入模具中;d.模具热压后即得树脂基复合材料。本发明所得树脂基复合材料力学性好,表现在室温下的弯曲强度提高2.5%~43.3%,层间剪切强提高4.0%~12.6%;高温处理后的弯曲强度提高13.0%~93.3%,层间剪切强提高40.5%~73.0%。
文档编号B32B37/10GK101380836SQ200810137198
公开日2009年3月11日 申请日期2008年9月26日 优先权日2008年9月26日
发明者丽 刘, 磊 王, 黄玉东 申请人:哈尔滨工业大学
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