一种阻燃环氧预浸料复合材料及其制备方法和用途的制作方法

文档序号:4114941阅读:386来源:国知局
专利名称:一种阻燃环氧预浸料复合材料及其制备方法和用途的制作方法
技术领域
本发明涉及一种阻燃环氧预浸料复合材料及其制备方法和用途。
背景技术
环氧/玻纤及环氧/碳纤复合材料比強度和比模量高,エ艺性良好且成本相对低廉,目前已广泛应用于航空航天、能源交通和电气绝缘等领域,为飞行器部件的轻质化、工程领域的多选择性和电气设备的高可靠性作出了重要贡献。例如,Hexcel公司F155、M26T、M76等牌号环氧/玻纤及环氧/碳纤复合材料在波音和空客飞机雷达罩及地板部 件中得到大量应用;FR-4型环氧/玻纤复合材料在高性能电子积层板中得到批量应用;SynoliteTM1790-G-3等牌号环氧/玻纤复合材料已成为制造大型风机叶片的关键材料。但是,普通环氧树脂韧性差且易燃,由其制备的复合材料力学性能欠佳且不具有阻燃性能,无法满足航空航天等领域提出的高强高韧及高防火安全性要求。近年来,针对环氧树脂的阻燃和增韧改性研究较多,国内关于环氧树脂的阻燃及增韧改性研究大多集中在树脂配方阶段,且以E型环氧为主,尚未针对预浸料的使用エ艺性、复合材料的烟毒释放性等综合性能开展系统研究。由于E型环氧耐热性低,基于E型环氧为主体的阻燃复合材料存在烟雾释放量大等缺点,如由F155预浸料制备的复合材料的烟密度大于200。F型和多芳环结构的结晶型环氧虽然耐热性好,但存在软化点高导致预浸料发干、铺覆エ艺性差、所制备的复合材料韧性差等缺点,如F46型环氧/玻纤复合材料的压缩强度低于400MPa。

发明内容
本发明的目的在于提供一种阻燃环氧预浸料复合材料,该复合材料具有良好铺覆エ艺性、高阻燃性能、高韧性以及优异的力学性能,在大型飞机、船舶、及高铁等领域具有重要的推广应用前景。本发明的另外ー个目的在于提供一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法。本发明的再ー个目的在于提供一种阻燃环氧预浸料复合材料的用途。本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的一种阻燃环氧预浸料复合材料,包含如下质量百分比含量的组份环氧树脂基体 20 70%纤维增强材料 30 80%;其中所述环氧树脂基体包含如下质量份数的组份F型环氧树脂 100;E型环氧树脂 10 50 ;四溴双酚A5 40;固化剂5 20;固化促进剂 I 10;增韧剂5 25 ;
三氧化ニ锑 I 10 ;有机溶剂20 80。在上述阻燃环氧预浸料 复合材料中,F型环氧是环氧值为O. 40 O. 55的固体或液体酚醛环氧树脂中的ー种或几种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,E型环氧是环氧值为O. 20 O. 55的液体双酚A型环氧树脂中的ー种或几种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,增韧剂选自端羧基丁氰橡胶、含羧基丙烯酸树脂、端羟基丁氰橡胶、端羧基聚丁ニ烯或端羟基聚丁ニ烯中的至少ー种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,增韧剂的质量份数为5 18,优选为8 15 ;所述四溴双酚A的质量份数为5 20。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,固化促进剂为咪唑类化合物、咪唑-金属盐类络合物或脲类化合物,脲类化合物具体为N,N’ - ニ甲基ニ苯基脲、N, N’ - ニこ基ニ苯基服、N-对氯代苯基-N,N’ - ニ甲基脲或3-苯基-1,I- ニ甲基脲中的至少ー种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,纤维增强材料为玻璃纤维单向带、玻璃纤维布、碳纤维单向带或碳纤维布。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,有机溶剂为丙酮、丁酮、こ酸こ酷、こ醇、丙醇中的ー种或几种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料中,固化剂为こニ胺、双氰胺、4’4_ ニ氨基ニ苯甲烷、4’ 4-ニ氨基ニ苯砜或3’ 3-ニ氨基ニ苯砜中的ー种或几种。一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,包括如下步骤步骤一、制备环氧树脂基体,具体如下在反应釜中加入有机溶剤,升温至40°C 80°C,然后边搅拌边加入F环氧树脂、E型环氧树脂、增韧剂、四溴双酚A、固化剂、固化促进剂和三氧化ニ锑,充分搅拌30min 60min,即制得环氧树脂基体;步骤ニ、制备阻燃环氧复合材料,具体如下将环氧树脂基体和纤维增强材料采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序制备阻燃环氧预浸料;按照厚度要求进行阻燃环氧预浸料铺叠,之后将阻燃环氧预浸料叠块放入压机或真空包覆后放入热压罐在80 200°C的固化温度、O. I 3MPa的固化压カ下固化成型。在上述阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法中,F型环氧是环氧值为O. 40 O. 55的固体或液体酚醛环氧树脂中的ー种或几种;所述E型环氧是环氧值为O. 20 O. 55的双酚A型环氧树脂中的ー种或几种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法中,增韧剂选自端羧基丁氰橡胶、含羧基丙烯酸树脂、端羟基丁氰橡胶、端羧基聚丁ニ烯或端羟基聚丁ニ烯中的至少ー种。在上述阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法中,固化促进剂为咪唑类化合物、咪唑-金属盐类络合物或脲类化合物;所述纤维增强材料为玻璃纤维单向带、玻璃纤维布、碳纤维单向带或碳纤维布。在上述阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法中,阻燃环氧预浸料叠块固化成型的固化温度为110 160°C,固化压カ为O. I IMPa。
阻燃环氧预浸料复合材料用于飞机雷达罩和地板、船舶地板、壁板和橱柜、以及高速列车地板和壁板内装饰部件。本发明与现有技术相比具有如下有益效果(I)本发明选用含刚性骨架结构的F46型环氧为主体组分,通过配方组合技术对树脂基体进行阻燃和增韧改性,实现了本发明环氧复合材料同时兼具高韧性和高阻燃性能,并且燃烧时的烟密度显著降低,使得烟密度释放性能大大优于以E型环氧为主体的环氧复合材料;(2)本发明通过环氧配方和预浸料エ艺协同调控优化技术,一方面实现了本发明中的阻燃环氧预浸料粘性适中,具有优异的铺覆エ艺性,另ー方面针对各类型玻纤和碳纤增强材料实现了预浸料物理性能优化;
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(3)本发明在合成环氧树脂基体的基础上通过引入热塑性聚合物和橡胶类增韧齐U,大大提高了环氧复合材料的韧性,同时通过引入溴/锑系阻燃剂弥补了由于增韧剂加入而引起的阻燃性能下降缺点,使环氧复合材料保持了良好的阻燃性能;(4)本发明阻燃环氧复合材料具有优异的力学性能,拉伸强度彡400MPa,60秒垂直燃烧长度< 140mm,烟密度< 150,在大型飞机、船舶及高铁等领域具有重要的推广应用前景,特别适合于制备飞机雷达罩和地板、船舶地板、壁板和橱柜、以及高速列车地板和壁板等内装饰部件。
具体实施例方式下面通过具体的实施例来说明,但本发明不局限于以下实施例。本发明阻燃环氧复合材料以经阻燃和增韧改性的复合配方环氧为树脂基体、以连续玻纤或碳纤为增强材料、通过溶液法或热熔法预浸后再经压机热压或热压罐エ艺复合制备而成。本发明阻燃环氧复合材料含有含有如下质量百分比含量的组分环氧树脂基体20 70%纤维增强材料30 80%其中环氧树脂基体包含如下质量份数的组份(以F46型环氧的质量份为基准)F型环氧树脂 100 ;E型环氧树脂 10 50 ;四溴双酚A5 40;固化剂5 20 ;固化促进剂 I 10 ;增韧剂5 25 ;三氧化ニ锑 I 10 ;有机溶剂20 80。F型环氧是环氧值为O. 40 O. 55的固体或液体酚醛环氧树脂,其结构通式如下所
示οη ο | 0γ
CH2CH2CH2
OOO
亡CH2かH2かH2-.
--* η四溴双酚A的用量为5 40质量份,用量范围优选为5 20质量份。如果用量低于5质量份,复合材料的阻燃性能明显变差。E型环氧是环氧值为O. 20 O. 55的双酚A型环氧树脂中的至少ー种或几种。综合考虑力学性能和预浸料铺覆エ艺性能,环氧值优选为O. 35 O. 45的液体环氧树脂,用量 优选为10 40质量份。增韧剂选自端羧基丁氰橡胶、含羧基丙烯酸树脂、端羟基丁氰橡胶、端羧基聚丁ニ烯、端羟基聚丁ニ烯中的至少ー种。增韧剂用量为5 25质量份,较佳的用量为5 18质量份,最佳的用量为8 15质量份。如果用量大于25质量份,将会导致固化物耐热性和力学性能急剧降低。固化促进剂的用量为I 10质量份,如果用量低于I质量份,需要的固化时间长,如果用量高于10质量份,树脂的储存期大大缩短。固化促进剂是咪唑类、咪唑-金属盐类络合物或脲类促进剂等。为了保证树脂有较好的存储稳定性,较佳的固化促进剂为脲类促进剂,具体选自N,N’ - ニ甲基ニ苯基脲、N,N’ - ニこ基ニ苯基脲、N-对氯代苯基-N,N’ - ニ甲基服、3-苯基-1,I- ニ甲基脲中的至少ー种。增强材料选自玻璃纤维单向带、玻璃纤维布、碳纤维单向带、碳纤维布。玻璃纤维增强材料优选为玻璃纤维单向带、厚度为O. I O. 5mm的各类型平纹及缎纹玻璃布;碳纤维增强材料优选为碳纤维单向带、厚度为O. I O. 5mm的各类型平纹及缎纹碳纤维布。固化剂选自こニ胺、双氰胺、4’ 4-ニ氨基ニ苯甲烷、4’ 4-ニ氨基ニ苯砜、3’ 3_ ニ氨基ニ苯砜中的ー种或几种。有机溶剂选自丙酮、丁酮、こ酸こ酷、こ醇、丙醇中的ー种或几种。本发明阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,包括如下步骤步骤一、制备环氧树脂基体,具体如下在反应釜中加入有机溶剤,升温至40°C 80°C,然后边搅拌边加入F46环氧树脂、E型环氧树脂、增韧剂、四溴双酚A、固化剂、固化促进剂和三氧化ニ锑,充分搅拌30min 60min,即制得环氧树脂基体;步骤ニ、制备阻燃环氧复合材料,具体如下将环氧树脂基体和纤维增强材料采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序制备阻燃环氧预浸料;依据纤维增强材料的厚度及设备情况调控和优化牵引力、挤胶辊间距、走速、后烘温度等エ艺參数,实现预浸料的挥发份含量为O 10%,环氧树脂基体含量为20 70%,130°C凝胶时间选自2 30min,预浸料在室温下(15 30°C )柔软,粘性适中,适于室温下手エ铺覆。按照厚度要求进行阻燃环氧预浸料铺叠,之后将阻燃环氧预浸料叠块放入压机或真空包覆后放入热压罐在80 200°C的固化温度、O. I 3MPa的固化压カ下固化成型,固化温度温度优选为110 160°C,固化压カ优选为O. I IMPa。阻燃环氧/玻纤及环氧/碳纤预浸料采用溶液法或热熔法制备。预浸料的挥发份含量选自O 10%,优选为O 2%;环氧树脂基体含量选自20 70%,优选为30 50%;预浸料在室温下(15 30°C )柔软,粘性适中,适于室温下手エ铺覆。阻燃环氧复合材料拉伸强度彡400MPa,60秒垂直燃烧长度彡140mm,烟密度(150,在大型飞机、船舶及高铁等领域具有重要的推广应用前景,特别适合于制备飞机雷达罩和地板、船舶地板、壁板和橱柜、以及高速列车地板和壁板等内装饰部件。预浸料物理性能测试方法如下挥发份测试采用悬挂法将预浸料在130°C恒温烘烤8±lmin,测试烘烤前后的失重百分比。树脂含量测试将经过挥发份测试的预浸料在580±20°C下燃烧直至树脂完 全被烧完,测试燃烧前后失重百分比。凝胶时间测试将24层预浸料叠块在130°C下加压O. 3MPa,采用铁丝点击法测试凝胶时间。环氧复合材料的性能测试方法如下机械性能及阻燃测试采用INSTR0N 3365万能试验机(美国Instron公司)按ASTM D 695和ASTM D 638标准测试材料的拉伸和压缩性能。60秒垂直燃烧和烟密度测试采用VC-2型垂直燃烧分析仪和SD-I型烟密度箱按BSS 7230和BSS 7238规范进行测试。实施例I以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F46 (环氧值O. 46)、10质量份E51 (环氧值O. 51)、13质量份端羧基丁氰橡胶、5质量份四溴双酚A、8质量份双氰胺、5质量份N,N’_ ニ甲基ニ苯基脲和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EWllOC型(四枚缎纹、厚度O. 11mm、面重110g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例2以F型环氧树脂的质量份为基准,在IOOL反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F46环氧(环氧值O. 46)、10质量份E51 (环氧值O. 51),13质量份端羧基丁氰橡胶、5质量份四溴双酚A、8质量份双氰胺、5质量份N,N’_ ニ甲基ニ苯基脲和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EW250F型(八枚缎纹、厚度O. 25mm、面重300g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例3以F型环氧树脂的质量份为基准,在IOOL反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F51 (环氧值O. 51)、10质量份E51 (环氧值O. 51)、13质量份端羧基丁氰橡胶、5质量份四溴双酚A、8质量份双氰胺、5质量份N,N’_ ニ甲基ニ苯基脲和3质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以T300碳纤维布(八枚缎纹、厚度O. 37mm、面重370g/m2)为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/碳纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例4以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丁酮,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F51 (环氧值O. 51),20质量份E51 (环氧值O. 51)、13质量份端羟基丁氰橡胶、5质量份四溴双酚A、8质量份双氰胺、5质量份N,N’_ ニ甲基ニ苯基脲和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EWllOC型(四枚缎纹、厚度O. 11mm、面重110g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例5以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丁酮,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F46 (环氧值O. 46)、20质量份E44 (环氧值O. 44)、20质量份端羟基丁氰橡胶、10质量份四溴双酚A、10质量份4’ 4- ニ氨基ニ苯砜、8质量份N-对氯代苯基-N和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EW250F型(八枚缎纹、厚度O. 25mm、面重300g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例6以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丁酮,升温至40°C,然后边搅拌边加入100质量份F46 (环氧值O. 46)、20质量份E44(环氧值O. 44)、25质量份端羧基聚丁ニ烯、15质量份四溴双酚A、15质量份4’ 4- ニ氨基ニ苯甲烷、10质量份N,N’ - ニこ基ニ苯基脲和5质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以T300碳纤维布(八枚缎纹、厚度O. 37mm、面重370g/m2)为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/碳纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例7以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至40°C,然后边搅拌边加入100质量份F46环氧树脂(环氧值O. 46)、40质量份E51 (环氧值O. 51),15质量份含羧基丙烯酸树脂、5质量份四溴双酚A、8质量份双氰胺、5质量份N,N’ - ニこ基ニ苯基脲和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。、
以上述环氧树脂为基体,以EWllOC型(四枚缎纹、厚度O. 11mm、面重110g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例8以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至400C,然后边搅拌边加入100质量份F46 (环氧值O. 46)、40质量份E型环氧(环氧值O. 30)、20质量份端羧基丁氰橡胶、5质量份四溴双酚A、8质量份4’ 4- ニ氨基ニ苯甲烷、5质量份3-苯基-1,I- ニ甲基脲和I质量份三氧化ニ 锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EW250F型(八枚缎纹、厚度O. 25mm、面重300g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例9以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至400C,然后边搅拌边加入100质量份F51环氧树脂(环氧值O. O. 51)、40质量份E型环氧(环氧值O. 20),10质量份端羟基聚丁ニ烯、5质量份四溴双酚A、12质量份3’ 3- ニ氨基ニ苯砜、5质量份3-苯基-1,I- ニ甲基脲和2质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以T300碳纤维布(八枚缎纹、厚度O. 37mm、面重370g/m2)为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 3MPa/120°C条件固化得到阻燃环氧/碳纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例10以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入20质量份丁酮,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F51 (环氧值O. 51,20质量份E型环氧(环氧值O. 40)、25质量份端羧基聚丁ニ烯、15质量份四溴双酚A、15质量份4’ 4- ニ氨基ニ苯甲烷、10质量份N,N’_ ニこ基ニ苯基脲和5质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EWllOC型(四枚缎纹、厚度O. 11mm、面重110g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 4MPa/125°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例11以F环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入30质量份こ酸こ酷,升温至40 60°C,然后边搅拌边加入100质量份F51环氧(环氧值O. 51),20质量份E型环氧(环氧值O. 4)、20质量份含羧基丙烯酸树脂、15质量份四溴双酚A、15质量份4’ 4- ニ氨基ニ苯砜、5质量份N,N’_ ニこ基ニ苯基脲和3质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EW250F型(八枚缎纹、厚度O. 25mm、面重300g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 8MPa/140°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。实施例12以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至40°C,然后边搅拌边加入100质量份F46环氧树脂(环氧值O. 46)、20质量份E型环氧(环氧值O. 40),13质量份端羧基丁氰橡胶、10质量份四溴双酚A、8质量份双氰胺、5质量份N,N’ - ニ甲基ニ苯基脲和3质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合 物。以上述环氧树脂为基体,以T300碳纤维布(八枚缎纹、厚度O. 37mm、面重370g/m2)为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 8MPa/140°C条件固化得到阻燃环氧/碳纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。比较例I以F型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至400C,然后边搅拌边加入100质量份F46 (环氧值O. 46)、13质量份端羧基丁氰橡胶、10质量份四溴双酚A、8质量份固化剂、5质量份促进剂和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EW250F型(八枚缎纹、厚度O. 25mm、面重300g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。比较例2以E型环氧树脂的质量份为基准,在100L反应釜中,加入10质量份丙酮,升温至400C,然后边搅拌边加入100质量份E51 (环氧值O. 51)、13质量份端羧基丁氰橡胶、10质量份四溴双酚A、8质量份固化剂、5质量份促进剂和I质量份三氧化ニ锑,充分搅拌30分钟,即制得阻燃环氧树脂组合物。以上述环氧树脂为基体,以EW250F型(八枚缎纹、厚度O. 25mm、面重300g/m2)玻璃布为增强材料,采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷エ序得到阻燃环氧/玻纤预浸料。按厚度设计要求铺覆一定层数环氧/玻纤预浸料叠块,采用压机热压エ艺在O. 5MPa/130°C条件固化得到阻燃环氧/玻纤复合材料。预浸料及复合材料典型性能见表I所示。表I阻燃环氧预浸料及复合材料性能
权利要求
1.一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于包含如下质量百分比含量的组份 环氧树脂基体20 70% 纤维增强材料30 80% ; 其中所述环氧树脂基体包含如下质量份数的组份 F型环氧树脂100 ; E型环氧树脂10 50 ; 四溴双酚A5 40; 固化剂5 20 ; 固化促进剂I 10 ; 增韧剂5 25 ; 三氧化二锑I 10 ; 有机溶剂20 80。
2.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述F型环氧是环氧值为0. 40 0. 55的固体或液体酚醛环氧树脂中的一种或几种。
3.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述E型环氧是环氧值为0. 20 0. 55的液体双酚A型环氧树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述增韧剂选自端羧基丁氰橡胶、含羧基丙烯酸树脂、端羟基丁氰橡胶、端羧基聚丁二烯或端羟基聚丁二烯中的至少一种。
5.根据权利要求I或4所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述增韧剂的质量份数为5 18,优选为8 15 ;所述四溴双酚A的质量份数为5 20。
6.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述固化促进剂为咪唑类化合物、咪唑-金属盐类络合物或脲类化合物。
7.根据权利要求6所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述固化促进剂为脲类化合物,具体为N,N’ - 二甲基二苯基脲、N,N’ -二乙基二苯基脲、N-对氯代苯基-N,N’ - 二甲基脲或3-苯基-I,I- 二甲基脲中的至少一种。
8.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述纤维增强材料为玻璃纤维单向带、玻璃纤维布、碳纤维单向带或碳纤维布。
9.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述有机溶剂为丙酮、丁酮、乙酸乙酯、乙醇、丙醇中的一种或几种。
10.根据权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料,其特征在于所述固化剂为乙二胺、双氰胺、4’ 4- 二氨基二苯甲烷、4’ 4- 二氨基二苯砜或3’ 3- 二氨基二苯砜中的一种或几种。
11.权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤 步骤一、制备环氧树脂基体,具体如下 在反应釜中加入有机溶剂,升温至40°C 80°C,然后边搅拌边加入F环氧树脂、E型环氧树脂、增韧剂、四溴双酚A、固化剂、固化促进剂和三氧化二锑,充分搅拌30min 60min,即制得环氧树脂基体;步骤二、制备阻燃环氧复合材料,具体如下 将环氧树脂基体和纤维增强材料采用溶液浸胶法经连续浸溃、烘干和收卷工序制备阻燃环氧预浸料; 按照厚度要求进行阻燃环氧预浸料铺叠,之后将阻燃环氧预浸料叠块放入压机或真空包覆后放入热压罐在80 200°C的固化温度、0. I 3MPa的固化压力下固化成型。
12.根据权利要求11所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,其特征在于所述F型环氧是环氧值为0. 40 0. 55的固体或液体酚醛环氧树脂中的一种或几种;所述E型环氧是环氧值为0. 20 0. 55的双酚A型环氧树脂中的一种或几种。
13.根据权利要求11所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,其特征在于所述增韧剂选自端羧基丁氰橡胶、含羧基丙烯酸树脂、端羟基丁氰橡胶、端羧基聚丁二烯或、端羟基聚丁二烯中的至少一种。
14.根据权利要求11所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,其特征在于所述固化促进剂为咪唑类化合物、咪唑-金属盐类络合物或脲类化合物;所述纤维增强材料为玻璃纤维单向带、玻璃纤维布、碳纤维单向带或碳纤维布。
15.根据权利要求11所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料的制备方法,其特征在于所述阻燃环氧预浸料叠块固化成型的固化温度为110 160°C,固化压力为0. I IMPa。
16.权利要求I所述的一种阻燃环氧预浸料复合材料用于飞机雷达罩和地板、船舶地板、壁板和橱柜、以及高速列车地板和壁板内装饰部件。
全文摘要
本发明涉及一种阻燃环氧预浸料复合材料及其制备方法和用途,该复合材料包含环氧树脂基体,20~70%;纤维增强材料,30~80%;其中环氧树脂基体包含如下质量份数的组份F型环氧树脂,100E型环氧树脂,10~50;四溴双酚A,5~40;固化剂,5~20;固化促进剂,1~10;增韧剂,5~25;三氧化二锑,1~10;有机溶剂,20~80,本发明选用含刚性骨架结构的F46型环氧为主体组分,通过配方组合技术对树脂基体进行阻燃和增韧改性,实现了本发明环氧复合材料同时兼具高韧性、高阻燃性能及良好的铺覆工艺性、并且燃烧时的烟密度显著降低,在大型飞机、船舶、及高铁等领域具有重要的推广应用前景。
文档编号B63B3/56GK102731969SQ20121021145
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者余瑞莲, 冯志海, 左小彪, 李仲平, 李 杰, 杜宝宪, 王伟 申请人:中国运载火箭技术研究院, 航天材料及工艺研究所
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