一种预浸料用无色透明环氧树脂及复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属预浸料制造技术领域，特别是涉及一种预浸料用无色透明环氧树脂及复合材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]复合材料是由两种或两种以上不同材料通过某种方式结合而成的新材料，其中各组分材料仍保持其原有特性，但是组成新材料的性能优于各单独组分材料。与一般材料的简单混合有本质区别。
[0003]由于树脂基复合材料具有高的比强度、比模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、介电性能、电绝缘性能和综合力学性能以及性能的可设计和成形工艺多样性等，因而获得了广泛的应用。热固性树脂基复合材料是目前在航空工业中应用量最大的复合材料。
[0004]常用树脂体系有酚醛、环氧、双马和氰酸酯树脂等，其中环氧树脂应用量最大。环氧树脂是泛指含有两个或两个以上的环氧基，以脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基团反应形成有用的热固性产物的高分子低聚体。它是一种从液态到黏稠态、固态多种形态的物质。环氧树脂属于热固性树脂。环氧树脂体系的固化温度不同可分为高温固化、中温固化和室温固化等体系。先进复合材料用环氧树脂大部分是高温固化和中温固化环氧树脂体系。所用环氧树脂固化剂是潜伏性固化剂，潜伏型固化剂与环氧树脂混合后，在室温条件下相对长期稳定，而只需暴露在热、光、湿气等条件下，即开始固化反应。常用环氧树脂固化剂有胺类和酸酐类，例如中国专利文件公开的“预浸料用环氧树脂、预浸料、纤维增强复合材料及其制造方法”(公开号CN1717429A)、“纤维增强复合材料用环氧树脂组合物、预浸料坯和纤维增强复合材料”(公开号CN1926188A)。它们都是采用双氰胺或芳香族胺等潜伏性固化剂固化的，固化温度高，一般为177°C以上才能固化。如果中温固化需要加入促进剂，例如中国专利文件公开的“中温固化环氧预浸料用胶粘剂及其制备方法(公开号CN1101215453A)、“环氧树脂组合物及应用其制备预浸料和复合材料的方法(公开号CN102532484A)。它们都是采用促进剂降低固化温度，缩短固化时间。利用这些固化剂和促进剂的环氧树脂复合材料主要用于结构件上，更强调力学性能，忽略了环氧树脂的透明性和抗紫外线等性能。如果环氧树脂的透明性差，容易吸收紫外线，以热的形式破坏环氧树脂链段，使环氧树脂固化物颜色变深，甚至层间分层。在透明复合材料方面，大部分成熟的树脂是不饱和聚酯和丙烯酸类树脂，与玻璃纤维复合，主要用于波形板，虽然透光性好，但是玻璃化转变温度低^0-80°C )，耐热性差。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是:针对民用复合材料对树脂基体的透明度和无色的需求，提出一种耐热性和耐侯性比较好的预浸料用透明无色环氧树脂及其预浸料和复合材料的制备方法。
[0006]本发明的技术方案是:为了解决上述问题本发明提供一种透明无色环氧树脂由环氧树脂组合物，由以下的A成份、B成份、C成份、D成份、E成份构成的透明无色环氧树脂组合物。
[0007]A成分:液态环氧树脂:60-80 ；
[0008]B成分:固态环氧树脂:20-40 ；
[0009]C成分:酸酐固化剂:30-80 ；
[0010]D成分:促进剂:0.5-2 ;
[0011]E成分:紫外线吸收剂0.1-1 ；
[0012]将成分A和成分B混合，加热，升温至150°C搅拌均匀，等成分B完全熔化，加入成分C成分E，保温30min，使成分C熔化，搅拌混合均匀，降温至70°C以下，加入成分D，继续搅拌混合均匀，得到无色透明环氧树脂。
[0013]所述A成分液态环氧树脂为无色透明的环氧树脂H-51、H-71、YJ-132或YJ-118。
[0014]所述B成分固态环氧树脂为无色透明的环氧树脂E-12、E-20、E_44、E_48、153_B、DER542 或 YDB400。
[0015]所述C成酸酐固化剂为马来松香酸酐，纯度大于99%。
[0016]所述D成分促进剂为2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚、2-乙基_4甲基咪唑、乙酰丙酮铝、三苯基膦、二甲基苄胺、苄基三乙基氯化铵、苄基三甲基氯化铵、四乙基溴化铵或四丁基溴化铵。
[0017]所述E 成分紫外线吸收剂为 UV-327、UV-328、UV-9、UV-531、UV-P 或 UV-BAD。
[0018]采用溶液法或热熔法制备预浸料；
[0019]溶液法制备预浸料的方法包括以下步骤:
[0020]步骤1，把上述无色透明环氧树脂溶解于丙酮溶剂，按照溶液法所规定的浓度要求搅拌制备透明的组合物丙酮溶液；
[0021]步骤2，将丙酮溶液倒入溶液法预浸机的胶槽里，烘道温度调节为40_50°C，车速为3?6m/min，用胶液浸渍增强材料，得到无色透明环氧树脂预浸料；
[0022]热熔法制备预浸料的方法包括以下步骤:
[0023]步骤1，采用热熔胶膜机制备热熔胶膜，胶辊温度56± 10°C，车速为2?3m/min，
[0024]步骤2，在热熔预浸机上复合胶膜和增强材料，胶辊温度80± 10°C，车速为4?6m/min，得到无色透明环氧树脂预浸料。
[0025]增强材料为玻璃维维及其织物、碳纤维维及其织物、芳纶纤维及其织物、聚乙烯纤维及其织物、PBO纤维及其织物或植物纤维维及其织物。
[0026]包括以下步骤:
[0027]步骤1，将预浸料在80?90°C的烘箱中烘干I小时，预固化；
[0028]步骤2，铺贴预浸料后，用模压法或热压罐法成型，工艺参数是，温度100°C保温15?30min加压，压力为0.3?0.65MPa,继续升温至130?140°C保温120min，自然冷却，得到表面层为无色透明的复合材料。
[0029]本发明的有益效果为:1.本发明生产的预浸料用无色透明环氧树脂在135°C下2小时能够完全固化，固化周期短、固化温度低，能够降低生产成本。
[0030]2.本发明制备的预浸料用无色透明环氧树脂，可以采用热熔法或溶液法制备预浸料，预浸料粘性适中，工艺性好；常温下保存时间为I个月。
[0031]3.制备的无色透明环氧树脂预浸料适合热压罐法或模压法制备复合材料；复合材料的耐热性、透光率和电性能良好。
[0032]4.酸酐固化剂能使环氧树脂固化物为透明，尤其是马来松香酸酐固化剂从植物里提取的，结合环保、低碳和绿色的概念，可制备预浸料用环保的氧树脂。
[0033]5.本发明的预浸料用无色透明环氧树脂固化温度低，能够预浸植物纤维，制备绿色环保预浸料。
[0034]6.本发明的预浸料用无色透明环氧树脂浸渍玻璃纤维及其织物，制备透明无色复合材料。
[0035]7.本发明的预浸料用无色透明环氧树脂浸渍碳纤维及其织物、芳纶纤维及其织物、聚乙烯纤维及其织物、PBO纤维及其织物、植物纤维维及其织物制备表面无色透亮的复合材料。
[0036]8.本发明的预浸料用无色透明环氧树脂浸渍带图案的有机纤维或植物纤维制备具有装饰效果的复合材料。
[0037]本发明中选用酸酐固化剂，用酸酐固化剂的环氧树脂固化时放热缓和热应力小，复合材料的体积收缩率小，电性能和耐热性好。比起胺类固化剂，毒性小，尤其是本发明的松香酸酐固化剂是从植物里提取的，绿色，环保，并且耐候性好。该方法能制备具有耐热性和耐候性的透明环氧树脂及其预浸料和复合材料。
【具体实施方式】
[0038]下面对本发明做进一步详细说明。一种预浸料用无色透明环氧树脂组合物，包括以下成分:
[0039]A成分:60-80质量份的液态环氧树脂；
[0040]B成分:20-40质量份的固态环氧树脂；
[0041]C成分:30-80质量份的酸酐固化剂；
[0042]D成分:0.5-2质量份的促进剂；
[0043]E成分:0.1-1质量份的紫外线吸收剂；
[0044]如上面所述无色透明环氧树脂组合物的制备方法，其特征在于，制备的步骤如下:
[0045]液将液态环氧树脂成分A和固态环氧树脂成分B混合，加热，升温至150°C搅拌均匀，等固态环氧树脂完全熔化，加入酸酐固化剂C和紫外线吸收剂E，保温30min，使酸酐固化剂熔化，搅拌混合均匀，降温至70°C以下，加入促进剂D，继续搅拌混合均匀，可得到无色透明环氧树脂组合物。采用溶液法或热熔法制备预浸料。
[0046]采用溶液法或热熔法制备预浸料；
[0047]溶液法制备预浸料的方法包括以下步骤:
[0048]步