1.本发明涉及一种耐低温树脂复合材料的制备方法。
背景技术：
2.未来深冷环境用先进复合材料构件需在承受
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196℃～50℃冷热交变、高度真空度等苛刻条件下稳定运行。航天领域复合材料构件多采用环氧树脂作为基体材料，其具有力学性能优异，工艺性好，抗空间辐照性能良好等优点。环氧树脂是一种高分子聚合物，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。环氧树脂具有优异的黏合性、电绝缘性和化学稳定性，易于加工、有良好的尺寸稳定性和低成本，广泛用于黏合剂、电子仪器仪表、航空航天、机械、轻工、建筑、涂料、电子绝缘和先进复合材料中。但是其脆性较大，耐温性、冷热交变性能较差，导致在航天极端环境中应用效果变差，已不能满足深空航天器的应用需求。
技术实现要素：
3.本发明是为了解决现有树脂复合材料冷热交变性能较差的问题，提供了一种耐低温树脂复合材料的制备方法。
4.本发明耐低温树脂复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
5.一、按重量份数称取60～70份环氧树脂、5～8份石墨烯、10～15份纳米固化剂、2～6份耐寒助剂和10～15份改性聚醚酮树脂；
6.二、将称取的60～70份环氧树脂加热至100～110℃，然后在室温下将5～8份石墨烯和2～6份耐寒助剂加入到环氧树脂中，置于行星搅拌器中，转速设置为1800r/min，旋转搅拌30s，得到混合液；
7.三、然后将混合液加热至130～140℃后加入10～15份改性聚醚酮树脂，搅拌50～80min后加入10～15份纳米固化剂，混合均匀后加热固化，得到耐低温树脂复合材料。
8.本发明的优点：
9.本发明加入热塑性的改性聚醚酮树脂、石墨烯和纳米固化剂共同使用这三种组分，通过其协同作用提高环氧树脂的低温韧性，同时保证较高的高温强度和冷热冲击性能。制备得到的耐低温树脂复合材料兼具
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196℃韧性(＞20kj/m2)和室温韧性，经过100次冷热循环(
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196℃～80℃)未见裂纹。
具体实施方式
10.具体实施方式一：本实施方式一种耐低温树脂复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
11.一、按重量份数称取60～70份环氧树脂、5～8份石墨烯、10～15份纳米固化剂、2～6份耐寒助剂和10～15份改性聚醚酮树脂；
12.二、将称取的60～70份环氧树脂加热至100～110℃，然后在室温下将5～8份石墨烯和2～6份耐寒助剂加入到环氧树脂中，置于行星搅拌器中，转速设置为1800r/min，旋转搅拌30s，得到混合液；
13.三、然后将混合液加热至130～140℃后加入10～15份改性聚醚酮树脂，搅拌50～80min后加入10～15份纳米固化剂，混合均匀后加热固化，得到耐低温树脂复合材料。
14.本实施方式热塑性树脂增韧的原理主要是在环氧树脂中形成连续相以及半互穿网络，利用第二相进行增韧，该增韧方法在低温下依然效果明显；纳米固化剂可有效分散材料产生的集中应力，避免材料而出现裂纹。
15.制备得到的耐低温树脂复合材料兼具
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196℃韧性(＞20kj/m2)和室温韧性，经过100次冷热循环(
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196℃～80℃)未见裂纹。
16.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述环氧树脂是双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中一种或两者的组合。其它与具体实施方式一相同。
17.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤二中耐寒助剂为二甘醇单丁醚己二酸酯、尼龙酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的任意一种。其它与具体实施方式一或二相同。
18.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤三中所述纳米固化剂是将八环氧基笼形倍半硅氧烷、小分子胺、柔性胺类固化剂和溶剂混合，在保护气氛下加热搅拌进行化学接枝反应得到的。其它与具体实施方式一至三之一相同。
19.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤二中所述小分子胺为二乙醇胺或三乙醇胺；所述柔性胺类固化剂为聚醚胺d230、聚醚胺t403、聚醚胺d400或聚酰胺650；所述化学接枝反应的温度为80～120℃，时间为8～12h。其它与具体实施方式一至四之一相同。
20.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤三中所述固化反应的温度为80～120℃，时间为3～6h。其它与具体实施方式一至五之一相同。
21.通过以下实施例验证本发明的有益效果：
22.一种耐低温树脂复合材料的制备方法是按以下步骤进行：
23.一、按重量份数称取60～70份环氧树脂、5～8份石墨烯、10～15份纳米固化剂、2～6份耐寒助剂和10～15份改性聚醚酮树脂；
24.二、将称取的60～70份环氧树脂加热至100～110℃，然后在室温下将5～8份石墨烯和2～6份耐寒助剂加入到环氧树脂中，置于行星搅拌器中，转速设置为1800r/min，旋转搅拌30s，得到混合液；
25.三、然后将混合液加热至130～140℃后加入10～15份改性聚醚酮树脂，搅拌50～80min后加入10～15份纳米固化剂，混合均匀后加热固化，得到耐低温树脂复合材料。
26.在
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196℃～80℃冷热冲击实验，将试样放在80℃烘箱中15分钟，取出后立即浸泡入液氮中，浸泡15分钟，拿出后立即放入80℃烘箱。反复100次后胶接面未出现开裂现象。
技术特征：
1.一种耐低温树脂复合材料的制备方法，其特征在于耐低温树脂复合材料的制备方法是按以下步骤进行：一、按重量份数称取60～70份环氧树脂、5～8份石墨烯、10～15份纳米固化剂、2～6份耐寒助剂和10～15份改性聚醚酮树脂；二、将称取的60～70份环氧树脂加热至100～110℃，然后在室温下将5～8份石墨烯和2～6份耐寒助剂加入到环氧树脂中，置于行星搅拌器中，转速设置为1800r/min，旋转搅拌30s，得到混合液；三、然后将混合液加热至130～140℃后加入10～15份改性聚醚酮树脂，搅拌50～80min后加入10～15份纳米固化剂，混合均匀后加热固化，得到耐低温树脂复合材料。2.根据权利要求1所述的耐低温树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤一中所述环氧树脂是双酚a型环氧树脂和聚氨酯改性环氧树脂中一种或两者的组合。3.根据权利要求1所述的耐低温树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中耐寒助剂为二甘醇单丁醚己二酸酯、尼龙酸二辛酯和邻苯二甲酸二丁酯中的任意一种。4.根据权利要求1所述的耐低温树脂复合材料的制备方法，其特征在步骤三中所述纳米固化剂是将八环氧基笼形倍半硅氧烷、小分子胺、柔性胺类固化剂和溶剂混合，在保护气氛下加热搅拌进行化学接枝反应得到的。5.根据权利要求4所述的耐低温树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤二中所述小分子胺为二乙醇胺或三乙醇胺；所述柔性胺类固化剂为聚醚胺d230、聚醚胺t403、聚醚胺d400或聚酰胺650；所述化学接枝反应的温度为80～120℃，时间为8～12h。6.根据权利要求1所述的耐低温树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤三中所述固化反应的温度为80～120℃，时间为3～6h。
技术总结
一种耐低温树脂复合材料的制备方法，本发明涉及一种耐低温树脂复合材料的制备方法。本发明是为了解决现有树脂复合材料冷热交变性能较差的问题。一、称料；二、将环氧树脂加热至100～110℃，然后在室温下将石墨烯和耐寒助剂加入到环氧树脂中，置于行星搅拌器中，转速设置为1800r/min，旋转搅拌30s，得到混合液；然后将混合液加热至130～140℃后加入改性聚醚酮树脂，搅拌50～80min后加入纳米固化剂，混合均匀后加热固化，得到耐低温树脂复合材料。本发明用于制备耐低温树脂复合材料。明用于制备耐低温树脂复合材料。
技术研发人员：刘文博 王荣国 徐忠海 蔡朝灿 赫晓东 杨帆
受保护的技术使用者：肇庆市海特复合材料技术研究院
技术研发日：2021.09.24
技术公布日：2021/11/14