本发明属复合材料领域，主要涉及一种具有强微波吸收性的树脂基体及其制备方法。
背景技术：
热固性树脂基复合材料由于其优异的物理和化学性能，如高的拉伸和抗压强度、良好的介电性能、热稳定性和耐腐蚀性，已在先进技术领域得到了广泛应用。具体而言，热固性树脂如环氧树脂的固化变得越来越重要，首先来自其作为航空航天和海洋结构复合材料部件的基质材料的应用，以及最近作为微电子和电子工业的粘合剂和封装密封剂。在传统的热固化中，能量通过模具表面的热量对流、传导和辐射传递到材料，导致较长的固化时间、高能量损耗和制备高厚度结构的困难。同时，加工过程中的热梯度可能导致固化不均匀和残余应力，并进一步造成复合材料中的缺陷。特别是，当碳纳米管和石墨烯等纳米填料用作复合材料中的增强材料时，由于热固化中长的固化时间造成纳米填料在基体中发生沉降、再聚集和相分离。以上情况会加剧复合材料的结构缺陷，并使纳米填料的功能得不到发挥。
通常替代热固化方法的是加速固化过程，从而缩短固化时间或找到更高能效的固化方法。这包括使用紫外线，伽马射线和电子束等。由于渗透能力差和剂量率有限，紫外线在应用中受到限制。γ射线来自cobolt-60等自然辐射源，具有巨大的辐射危害和环境问题。电子束固化已被证明是一种加速和有效的固化方法，但通常其资本支出一般比较高。微波辐照已被发现作为聚合物和复合材料加工的有效替代能源。微波辐照具有优于传统热处理方法的几个优点，包括快速加热、选择性加热和体相加热模式以及有利于纤维/基质粘附的增强和高可控性。
近年来，国内外对于适用于微波固化树脂基体开展了一些的研究工作。孙涛等人[固体火箭技术,2012,35(5):679-682]采用微波固化双酚a环氧树脂/4，4'二氨基二苯甲烷(ddm)体系，测试树脂固化物拉伸强度低于传统热固化方式，其原因在于体系的微波吸收能力较差，导致固化度不够，交联程度偏低。boey等[polymertesting,2001,20(8):837-845]认为微波固化产物的tg明显低于热固化产物。nightingale[125]等利用碳纤维增强tgpap/dds和tgddm/脂肪胺环氧树脂体系，r.yusoff等[journalofengineeringscience&technology.2007,2(2):151-163]人采用微波固化碳纤维/环氧树脂rtm成型复合材料，在保证与传统热固化相当的固化度的基础上，由于树脂基体和碳纤维在微波响应性上差异较大，从而降低了复合材料的整体力学性能。1988年nadir等[europeanpolymerjournal,1998,24(3):265-270]、2008年sandhya等[polymertesting,2008,27(5):645-652]通过研究连续和脉冲微波对环氧-胺固化体系的影响，得出脉冲微波比连续微波加热更加有效，样品固化更加均匀，2006年，tanrattanakul等[journalofappliedpolymerscience,2006,102(2):1059-1070]在微波固化玻璃纤维增强环氧复合材料过程中发现，两段、三段式工艺比单阶段工艺能获得更好的力学性能。总体来看，文献报道的适用于微波固化树脂基体存在技术不足：一是树脂基体组分单一，树脂基体极性低，整个树脂基体的微波吸收能力差且最终固化度不高；二是为了提高树脂极性引入了纳米组分，但是纳米组分往往和树脂基体的相容性差导致分散不均与进而影响其性能发挥；三是微波固化工艺过于简单，连续微波、脉冲微波以及按照功率分阶段的微波固化方式，往往忽视了随着反应进程树脂体系吸收微波能力的变化，导致树脂体系温度波动较大，最终影响固化均匀度。因此，必须开发一种微波吸收性能好、纳米组分分散性好、粘度适合、固化均匀的强微波吸收固化树脂基体。
技术实现要素：
本发明选用极性强的高性能环氧树脂为主体树脂，加入微波吸收组分来调节树脂体系的微波响应性和粘度以适应缠绕等液体成型，选择固化剂来调节树脂体系的微波响应活性，并实现其力学性能、耐热性能及尺寸稳定性能，通过离子液体改性纳米组分来进一步增强树脂基体的微波响应性，同时保证其表面和树脂基体的良好相容性。通过调整主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分，研制出一种微波吸收性能好、纳米组分分散性好、粘度适合、固化均匀、综合力学性能优异、耐热性能好、尺寸稳定性高的微波固化树脂体系。
本发明一种具有强微波吸收性的树脂基体及其制备方法，其特征在于：所述的所述的主体树脂选自氟化环氧树脂、溴化环氧树脂、含硫环氧树脂中的一种或者几种；微波吸收组分为缩水甘油醚改性咪唑离子液体的产物，其中缩水甘油醚选自乙二醇二缩水甘油醚、1,2-丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚中的一种或几种；固化剂选自含海因环结构的二胺、二氮杂萘酮、含卤固化剂的一种或几种。离子液体改性纳米组分中纳米粒子的几何构型可以是多维度的，为零维构型纳米粒子(包括sio2微球、fe3o4纳米颗粒、sic纳米颗粒、si3n4纳米颗粒、tio2纳米粒子、c60)、一维构型构型纳米粒子(包括碳纳米管、硅纳米线、zno纳米棒、cds纳米线、sic纳米晶须)、二维构型纳米粒子(包括石墨烯、zro2纳米薄膜、tio2纳米薄膜、bn纳米片)中的一种或者多种。
本发明一种具有强微波吸收性的树脂基体，其特征在于：由质量份数配比为100:(1-10):(20-50):(0.1-1)的主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分组成。
制备及成型过程为：
1)微波吸收组分的合成工序：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、缩水甘油醚按照质量份数比100：70-90进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度30-50℃、搅拌速度700-1000转/分、时间5-10min。然后在油浴温度80-100℃、搅拌速度600-1000转/分、时间4-6h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5-10％时终止反应制得微波吸收组分。
2)离子液体改性纳米组分的合成工序：将1)制得的微波吸收组分和纳米粒子在100-150℃条件下干燥处理1-2h，然后冷却至30-40℃按质量份数比100：5-20进行混合，混合条件为温度20-30℃、搅拌速度500-800转/分、时间1-3h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率分三段调控，每段时间均为1-5min，功率大小按照“低-高-低”排列，第一段功率为50-200w，使得改性离子液体与纳米材料初步发生反应，第二段为300-500w，使得改性离子液体与纳米材料初步完全反应，第三段功率为50-200w，四氟硼酸根含量控制在10-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分，确保四氟硼酸根引入纳米粒子表面，形成足够多的共轭结构。
3)混合工序：按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为80-120kw，温度为30-50℃，时间为2-3h；然后将所得混合物与固化剂分别在100-150℃条件下干燥处理2-4h，然后冷却至30-40℃。然后加入固化剂继续混合，其中温度为45-80℃，时间为30-40min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在50-70℃，时间20-40min；
4)固化工序：将上述步骤得到树脂基体，在微波作用下固化形成树脂固化物，其中微波固化频率为2450mhz，固化温度分三段调控，每段时间均为10-30min，第一段温度为80-100℃，使树脂基本凝胶，第二段温度为100-120℃，使树脂固化，第三段温度为120-150℃，使树脂完全固化。
发明效果
1)通过选用强极性的高性能环氧树脂为主体树脂，加入微波吸收组分代替传统促进剂组分，调节树脂体系的粘度以适应缠绕等液体成型工艺的同时，利用其在微波场下的离子极化来增加体系的微波响应性，选择极性强的固化剂来进一步强化体系对微波的响应性，并保证体系交联分子的强作用力以实现更高强度的力学性能，加入离子液体改性纳米组分改善了纳米粒子在树脂基体中的分散性，也充分发挥了微波对强极性材料选择性加热的特性，有利于减小界面温度梯度，减缓内应力，最终提高了树脂基体的力学、耐热及尺寸稳定性等性能。
2)通过调整主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分等组分结构及其配合比，制备出了一种微波吸收性能好、纳米组分分散性好、粘度适合、温度梯度低、材料内应力小、综合力学性能优异、耐热性能好、尺寸稳定性高的微波固化树脂体系。
3)通过优化固化温度及固化时间来适应反应进程树脂体系吸收微波能力的变化，提升了树脂基体微波固化工艺的匹配性，提高了树脂体系固化效率，并实现了树脂体系温度波动小、最终固化产物固化度高且固化度离散性小的显著效果。
以下结合表格，以具体实施方式对本发明的内容进行详细说明。表1为各实施例中所用到的各具体组分的质量份数，表2为根据各实施例树脂体系制备的测试样的测试结果。
具体实施方式
本发明实施第一步是用缩水甘油醚来改性离子液体，并用所得离子液体对零维、一维、二维纳米粒子进行改性。第二步是确定选用的主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分及各组分的配比。第三步是混合树脂体系的制备，通过控制超声功率、温度、时间将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分超声分散处理，再通过控制油浴的温度、时间将主体树脂、微波吸收组分、离子液体改性纳米组分和固化剂混合均匀，最后将混合好的树脂基体在真空烘箱中将气泡脱除干净，同时控制好烘箱的温度和抽真空时间。实施第四步是将制备好的树脂基体直接浇铸成型或与碳纤维通过缠绕成型工艺制备成所需产品，此阶段可根据需要进行抽真空处理以脱除成型过程中产生的气泡。
实施例中为了通过浇铸体和单向纤维复合材料基本力学性能的测试结果来表征树脂体系的性能特点，将配制好的树脂体系通过浇铸成型制备相应浇铸体试样，浇铸之后进行抽真空处理，采用手动涂胶方式制备单向复合材料试样。按照gb/t2567-2008提供的测试方法在instron1121万能材料试验机上进行浇铸体的拉伸和弯曲测试；按照gb3356-1982和gb3357-1982提供的测试方法在instron1121万能材料试验机上进行单向复材的弯曲和层剪测试；通过动态机械热分析仪(dma)进行玻璃化温度(tg)的测定；通过dv-ⅱ+pro型旋转粘度计进行树脂体系粘度的测试。
下面用实施例对本发明的实施方案进一步说明，但本发明不限于以下实施例。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
实施例1
主体树脂采用1，4-双(羟基六氟异丙基)苯二缩水甘油醚，微波吸收组分采用乙二醇二缩水甘油醚改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性sio2微球，固化剂采用1,3-二-(γ-氨基丙基)-5,5-二甲基海因与双(3-氨基苯基)甲基膦氧(bampo)按照质量分数为10:10的复配物，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:4:20:0.1。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、乙二醇二缩水甘油醚按照质量份数比100：70进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度45℃、搅拌速度800转/分、时间10min。然后在油浴温度100℃、搅拌速度600转/分、时间4h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和sio2微球在100-150℃条件下干燥处理1-2h，然后冷却至30-40℃按质量份数比100：20进行混合，混合条件为温度25℃、搅拌速度600转/分、时间2h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：100w/5min+400w/2min+200w/3min，四氟硼酸根含量控制在10％-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为100kw，温度为50℃，时间为2h；将所得混合物与固化剂分别在150℃条件下干燥处理4h，冷却至35℃。之后加入固化剂继续混合，其中温度为70℃，时间为30min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在60℃，时间40min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为80℃/30min+100℃/30min+120℃/10min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
对比例1
不加入微波吸收组分，其他各组分的配比和实验步骤与实施例1相同。通过对比可以看出，不加微波吸收组分的树脂体系反应速率有所下降，即添加微波吸收组分的树脂体系具有更好的微波响应性。
实施例2
主体树脂采用二溴季戊二醇二缩水甘油醚，微波吸收组分采用1,2-丙二醇二缩水甘油醚改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性碳纳米管，固化剂采用1,3-二-(γ-氨基丙基)-5,5-二甲基海因与4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮按照质量分数为20:25的复配物，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:5:45:0.5。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、1,2-丙二醇二缩水甘油醚按照质量份数比100：90进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度50℃、搅拌速度700转/分、时间5min。然后在油浴温度80℃、搅拌速度600转/分、时间6h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和碳纳米管在120℃条件下干燥处理1h，然后冷却至30℃按质量份数比100：5进行混合，混合条件为温度25℃、搅拌速度500转/分、时间1h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：150w/4min+300w/4min+200w/5min，四氟硼酸根含量控制在10％-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为80kw，温度为50℃，时间为3h；将所得混合物与固化剂分别在130℃条件下干燥处理3h，冷却至30℃。之后加入固化剂继续混合，其中温度为45℃，时间为40min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在70℃，时间20-40min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为100℃/30min+120℃/30min+130℃/20min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
对比例2
只采用1,3-二-(γ-氨基丙基)-5,5-二甲基海因为单固化剂组分，其他各组分的配比和实验步骤与实施例2相同。通过对比可以看出，单种固化剂树脂体系的微波响应性和固化活性有所下降，即复配固化剂的树脂体系综合性能更优。
实施例3
主体树脂采用二溴季戊二醇二缩水甘油与2,3-二(2,3-环氧丙硫乙硫基)丙基·2,3-环氧丙基硫醚型环氧树脂的按照质量分数为50:50的复配物，微波吸收组分采用乙二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚按照质量分数为4:1的复配物改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性质量分数为0.4:0.2的石墨烯与fe3o4纳米颗粒混合物，固化剂采用4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:5:30:0.6。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、乙二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚复配物按照质量份数比100：80进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度40℃、搅拌速度700转/分、时间6min。然后在油浴温度90℃、搅拌速度1000转/分、时间4h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和石墨烯与fe3o4纳米颗粒混合物在120℃条件下干燥处理1h，然后冷却至40℃按质量份数比100：20进行混合，混合条件为温度20℃、搅拌速度800转/分、时间3h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：50w/5min+400w/2min+100w/2min，四氟硼酸根含量控制在10％-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为80kw，温度为30℃，时间为2h；将所得混合物与固化剂分别在100℃条件下干燥处理2h，冷却至30℃，之后加入固化剂继续混合，其中温度为50℃，时间为40min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在50℃，时间20min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为90℃/20min+120℃/20min+150℃/30min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
对比例3
不加入离子液体改性纳米组分，其他各组分的配比和实验步骤与实施例3相同。通过对比可以看出，不加离子液体改性纳米组分的树脂体系力学性能及微波响应性有所下降，即添加离子液体改性纳米组分的树脂体系综合性能更优。
实施例4
主体树脂采用1，4-双(羟基六氟异丙基)苯二缩水甘油醚与2,3-二(2,3-环氧丙硫乙硫基)丙基·2,3-环氧丙基硫醚型环氧树脂按照质量分数为30:70的复配物，微波吸收组分采用1,2-丙二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚按照质量分数为3:3的复配物改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性石墨烯，固化剂采用双(3-氨基苯基)甲基膦氧(bampo)，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:6:40:1。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、1,2-丙二醇二缩水甘油醚和新戊二醇二缩水甘油醚复配物按照质量份数比100：90进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度50℃、搅拌速度1000转/分、时间10min。然后在油浴温度100℃、搅拌速度600转/分、时间4h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和石墨烯在100℃条件下干燥处理1h，然后冷却至30-40℃按质量份数比100：15进行混合，混合条件为温度25℃、搅拌速度600转/分、时间2h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：100w/5min+500w/5min+200w/2min，四氟硼酸根含量控制在10％-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为120kw，温度为50℃，时间为2h；将所得混合物与固化剂分别在120℃条件下干燥处理3h，冷却至30℃，之后加入固化剂继续混合，其中温度为45℃，时间为40min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在70℃，时间40min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为100℃/30min+120℃/20min+140℃/10min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
对比例4
采用微波频率2450mhz，分别采用1)功率300w/60min；2)200w/30min+300w/20min+400w/10min两种固化工艺进行固化，其他各组分的配比和实验步骤与实施例4相同。通过对比可以看出，工艺1)的固化产物的力学性能最低，工艺2)的固化产物的力学性能稍高，均不如实施例4固化工艺，即多段温度固化的树脂体系综合性能更优。
实施例5
主体树脂采用2,3-二(2,3-环氧丙硫乙硫基)丙基·2,3-环氧丙基硫醚型环氧树脂，微波吸收组分采用新戊二醇二缩水甘油醚改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性质量分数为0.3:0.5的碳纳米管和fe3o4纳米颗粒混合物，固化剂采用4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:10:50:0.8。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、新戊二醇二缩水甘油醚按照质量份数比100：70进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度30℃、搅拌速度700转/分、时间10min。然后在油浴温度100℃、搅拌速度1000转/分、时间5h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和碳纳米管和fe3o4纳米颗粒混合物在100℃条件下干燥处理1.5h，然后冷却至30℃按质量份数比100：5进行混合，混合条件为温度30℃、搅拌速度800转/分、时间3h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：200w/5min+500w/1min+200w/5min。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为120kw，温度为50℃，时间为3h；将所得混合物与固化剂分别在100℃条件下干燥处理2h，冷却至40℃，之后加入固化剂继续混合，其中温度为80℃，时间为30min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在70℃，时间40min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为90℃/20min+110℃/30min+140℃/30min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
对比例5
只采用改性碳纳米管为单离子液体改性纳米组分，其他各组分的配比和实验步骤与实施例5相同。通过对比可以看出，单种离子液体改性纳米组分树脂体系的反应速率、微波响应性和固化活性有所下降，即复配离子液体改性纳米组分的树脂体系综合性能更优。
实施例6
主体树脂采用1，4-双(羟基六氟异丙基)苯二缩水甘油醚与二溴季戊二醇二缩水甘油醚按照质量分数为40:60的复配物，微波吸收组分采用乙二醇二缩水甘油醚与1,2-丙二醇二缩水甘油醚按照质量分数为6:3的复配物改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性质量分数为0.2:0.2:0.2的sio2微球、碳纳米管和石墨烯混合物，固化剂采用4-(4-羟基苯基)-2,3-二氮杂萘-1-酮与双(3-氨基苯基)甲基膦氧按照质量分数为30:10的复配物，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:9:40:0.6。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、乙二醇二缩水甘油醚与1,2-丙二醇二缩水甘油醚复配物按照质量份数比100：70进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度50℃、搅拌速度900转/分、时间6min。然后在油浴温度80℃、搅拌速度600转/分、时间4h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和sio2微球、碳纳米管和石墨烯混合物在130℃条件下干燥处理1h，然后冷却至40℃按质量份数比100：20进行混合，混合条件为温度30℃、搅拌速度500转/分、时间1h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：110w/4min+250w/5min+150w/1min，四氟硼酸根含量控制在10％-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为80kw，温度为50℃，时间为3h；将所得混合物与固化剂分别在130℃条件下干燥处理3h，冷却至30℃。之后加入固化剂继续混合，其中温度为60℃，时间为35min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在60℃，时间20min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为80℃/10min+100℃/30min+120℃/10min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
实施例7
主体树脂采用1，4-双(羟基六氟异丙基)苯二缩水甘油醚、二溴季戊二醇二缩水甘油醚与2,3-二(2,3-环氧丙硫乙硫基)丙基·2,3-环氧丙基硫醚型环氧树脂按照质量分数为20:30:50的复配物，微波吸收组分采用新戊二醇二缩水甘油醚改性咪唑离子液体，离子液体改性纳米组分采用微波吸收组分改性fe3o4纳米颗粒，固化剂采用1,3-二-(γ-氨基丙基)-5,5-二甲基海因，碳纤维采用日本东丽公司t700。主体树脂、微波吸收组分、固化剂和离子液体改性纳米组分四者的质量份数配比为100:7:50:0.7。制备过程如下：将1-丁基-3甲基咪唑四氟硼酸盐、1，4-双(羟基六氟异丙基)苯二缩水甘油醚、二溴季戊二醇二缩水甘油醚与2,3-二(2,3-环氧丙硫乙硫基)丙基·2,3-环氧丙基硫醚型环氧树脂复配物按照质量份数比100：70进行混合，混合条件为氮气氛围、油浴温度50℃、搅拌速度1000转/分、时间10min。然后在油浴温度100℃、搅拌速度800转/分、时间5h条件下氮气氛围中反应，环氧基团含量控制在5％-10％时终止反应制得微波吸收组分。将制得的微波吸收组分和fe3o4纳米颗粒在150℃条件下干燥处理2h，然后冷却至40℃按质量份数比100：15进行混合，混合条件为温度20℃、搅拌速度500转/分、时间1h，混合均匀后用微波处理，微波频率为2450mhz，功率调控为：200w/1min+400w/3min+200w/1min，四氟硼酸根含量控制在10％-20％时终止反应制得离子液体改性纳米组分。按照组分配比将主体树脂、微波吸收组分和离子液体改性纳米组分在超声条件下搅拌混合均匀，其中超声功率为80kw，温度为40℃，时间为3h；将所得混合物与固化剂分别在120℃条件下干燥处理3h，冷却至35℃。之后加入固化剂继续混合，其中温度为60℃，时间为40min；将混合好的树脂基体置于真空环境下进行脱气泡处理，条件为温度保持在70℃，时间40min。最后将制备好的树脂体系采用浇铸成型工艺制备相应浇铸体试样，采用手动涂胶方式与碳纤维复合制备单向复合材料试样。微波固化制度定为90℃/20min+110℃/20min+130℃/10min，浇铸之后未进行抽真空处理。试样固化完全后按照相应国标要求打磨平整进行测试。
本实施例中各组分的具体配方设计如表1所示，浇铸体、单向复合材料的力学性能以及树脂体系的其他工艺特性测试结果如表2所示，由表2中的测试数据可以看出本实施例中的树脂体系具有良好的微波响应性、固化活性和综合力学性能，并且工艺特性适合低粘度液态缠绕成型工艺。
表1实施例中各组分的质量分数
表2实施例中各组试样的力学性能和工艺性能