一种基体组合物、预浸料、聚合物基复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及复合材料，具体而言，涉及一种基体组合物、预浸料、聚合物基复合材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、热固性树脂由于脆性较大，导致由其制备得到的复合材料在使用过程中极易在冲击作用下导致材料分层而失效，因此通常需要对热固性树脂进行增韧处理，通过增韧处理可使复合材料的冲击后压缩强度(cai)得到大幅度提高。但当cai要求很高时，会大大提高增韧剂的使用量，容易导致增韧剂在热固性树脂固化过程发生相分离，形成夹带热固性树脂连续相，从而影响复合材料的压缩性能。

2、也即，热固性树脂与增韧剂复合得到的聚合物基复合材料难以兼顾0°压缩强度和冲击后压缩强度。

3、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基体组合物、预浸料、聚合物基复合材料及其制备方法与应用以解决或改善上述技术问题。

2、本申请可这样实现：

3、第一方面，本申请提供一种基体组合物，按质量百分数计，其包括20-50wt％的环氧树脂组分，环氧树脂组分包括a组分和b组分，其中，a组分为酯环族多官能环氧树脂，b组分为只含有一个苯环的多官能团环氧树脂。

4、在可选的实施方式中，a组分占环氧树脂组分的50-90wt％，余量为b组分。

5、在可选的实施方式中，a组分占环氧树脂组分的50-80wt％，余量为b组分；

6、在可选的实施方式中，a组分的分子结构中含有至少两个苯环、三个以上环氧基团或芳香环；b组分的分子结构只中含有1个苯环、多个环氧基团以及多个缩水甘油胺基。

7、在可选的实施方式中，a组分为水甘油胺类环氧树脂。

8、在可选的实施方式中，a组分包括my720和afg-90mh中的至少一种。

9、在可选的实施方式中，b组分包括erap-301e。

10、在可选的实施方式中，基体组合物还包括10-40wt％的c组分，c组分为热塑性树脂。

11、在可选的实施方式中，c组分包括pes、pei、ppo、pek和peek中的至少两种。

12、在可选的实施方式中，c组分中各物质的结构两端带有活性反应基团。

13、在可选的实施方式中，活性反应基团包括苯酚、羟基、双氨基、双羟基、环氧基或乙氨基。

14、在可选的实施方式中，c组分为d90小于120μm的颗粒物料。

15、在可选的实施方式中，基体组合物还包括d组分，d组分为环氧树脂固化剂，d组分在基体组合物中的含量为除去a组分、b组分以及c组分的余量。

16、在可选的实施方式中，d组分包括胺及其衍生物类环氧树脂固化剂、酸酐及其衍生物类环氧树脂固化剂、金属盐及其衍生物类环氧树脂固化剂、咪唑及其衍生物类环氧树脂固化剂、线性树脂低聚物及其衍生物类环氧树脂固化剂中的至少一种。

17、在可选的实施方式中，d组分包括4,4-二氨基二苯砜和3,3"-二氨基二苯砜中的至少一种。

18、第二方面，本申请提供一种如前述实施方式任一项的基体组合物的制备方法，包括以下步骤：按配比将各组分进行混合。

19、在可选的实施方式中，还包括将混合所得的混合物进行加热分散。

20、在可选的实施方式中，加热温度为50-100℃。

21、第三方面，本申请提供一种预浸料，其包括前述实施方式任一项的基体组合物。

22、在可选的实施方式中，基体组合物的粘度为10000-100000cp。

23、在可选的实施方式中，预浸料还包括增强体。

24、在可选的实施方式中，增强体为碳纤维。

25、在可选的实施方式中，碳纤维包括高性能碳纤维t800。

26、在可选的实施方式中，预浸料形式包括单向预浸料或单向布预浸料。

27、在可选的实施方式中，预浸料中，纤维面密度为50-200g/m2。

28、在可选的实施方式中，预浸料中，树脂类成分的含量为25-50wt％。

29、在可选的实施方式中，预浸料的0°压缩强度≥1600mpa，且冲击后压缩强度≥320mpa。

30、第四方面，本申请提供一种如前述实施方式的预浸料的制备方法，包括以下步骤：将基体组合物通过热熔含浸方式与增强体复合。

31、第五方面，本申请提供一种聚合物基复合材料，其包括前述实施方式的预浸料。

32、第六方面，本申请提供一种如前述实施方式的聚合物基复合材料的制备方法，包括以下步骤：将预浸料进行固化。

33、在可选的实施方式中，固化温度为120-220℃；和/或，固化时间为0.5-8h；和/或，固化压力为0.1-1mpa。

34、第七方面，本申请提供一种航空航天装备，其制备材料包括前述实施方式的聚合物基复合材料。

35、本申请的有益效果包括：

36、本申请通过将酯环族多官能环氧树脂的a组分与只含有一个苯环的多官能团环氧树脂的b组分配合，其中，b组分能够提供良好的界面性能，其优异的渗透性能使复合材料成型及固化过程中基体组合物能更好的渗透到增强体表面的上浆剂层，形成良好的上浆剂与基体组合物的扩散层，可在界面处形成极好的内聚力和多尺度界面效应，从而提供良好的界面性能。a组分与b组分存在协同作用可提供较好的刚性。含有上述基体组合物的预浸料以及聚合物基复合材料均同时具有较佳的抗压强度和韧性，可用于制备航空航天装备。上述各材料的制备方法简单，易操作，可工业化生产。

技术特征：

1.一种基体组合物，其特征在于，按质量百分数计，所述基体组合物包括20-50wt％的环氧树脂组分，所述环氧树脂组分包括a组分和b组分，其中，a组分为酯环族多官能环氧树脂，b组分为只含有一个苯环的多官能团环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的基体组合物，其特征在于，所述a组分占所述环氧树脂组分的50-90wt％，余量为所述b组分；

3.根据权利要求1或2所述的基体组合物，其特征在于，所述基体组合物还包括10-40wt％的c组分，所述c组分为热塑性树脂；

4.根据权利要求3所述的基体组合物，其特征在于，所述基体组合物还包括d组分，所述d组分为环氧树脂固化剂，d组分在所述基体组合物中的含量为除去所述a组分、所述b组分以及所述c组分的余量；

5.一种如权利要求1-4任一项所述的基体组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比将各组分进行混合；

6.一种预浸料，其特征在于，所述预浸料包括权利要求1-4任一项所述的基体组合物；

7.一种如权利要求6所述的预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基体组合物通过热熔含浸方式与增强体复合。

8.一种聚合物基复合材料，其特征在于，所述聚合物基复合材料包括权利要求6所述的预浸料。

9.一种如权利要求8所述的聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将所述预浸料进行固化；

10.一种航空航天装备，其特征在于，所述航空航天装备的制备材料包括权利要求8所述的聚合物基复合材料。

技术总结
本发明公开了一种基体组合物、预浸料、聚合物基复合材料及其制备方法与应用，属于复合材料技术领域。按质量百分数计，该体组合物包括20‑50wt％的环氧树脂组分，环氧树脂组分包括A组分和B组分，其中，A组分为酯环族多官能环氧树脂，B组分为只含有一个苯环的多官能团环氧树脂。B组分能够提供良好的界面性能，可在界面处形成极好的内聚力和多尺度界面效应，A组分与B组分存在协同作用可提供较好的刚性。含有上述基体组合物的预浸料以及聚合物基复合材料均同时具有较佳的抗压强度和韧性，可用于制备航空航天装备。上述各材料的制备方法简单，易操作，可工业化生产。

技术研发人员：夏晶,郑晶,郭聪聪,郭自豪,钱嘉伟,尹国强
受保护的技术使用者：江苏恒神股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1