一种预氧丝毡/环氧树脂复合材料产品及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及力学防护复合材料制品，尤其涉及一种以预氧丝毡为增强体，环氧树脂为基体，具有良好力学性能的预氧丝毡/环氧树脂复合材料产品及其制备方法。
【背景技术】
[0002]复合材料(Composite materials)，是指由两种或两种以上的性质不同的材料如金属、陶瓷及高分子材料等，通过物理或化学等制备工艺制备出来的多相材料。组成复合材料的各种材料在性能及特点上互补、取长补短，产生协同效应，这就使得复合材料的综合性能优于其原组成材料，从而满足日常生活、工业生产中各种不同的需求。复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。目前复合材料主要作为力学防护制品应用到航空领域和汽车行业。随着经济的发展，复合材料作为力学防护制品将会替代大部分的传统材料应用到更多的领域。复合材料的研宄深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年中国内地市场也迅速的发展起来。在复合材料中，以纤维作为增强体的材料应用最为广泛，此类型的复合材料特点是比强度和比模量大、质量轻。新型复合材料的典范碳纤维/环氧树脂基复合材料最近发展迅速，但因碳纤维价格较高，工业化生产备受限制。
[0003]预氧丝毡是将聚丙烯腈基预氧丝短纤维经过针刺或者其他工艺而制成的毡。预氧丝毡是碳纤维毡制作环节的中间产品，其价格比碳纤维毡低，但具有碳纤维毡的诸多优点一一预氧丝毡具有很好的隔热效果、耐酸碱腐蚀、耐化学环境、耐气候性等优良的性能。同时，预氧丝毡具有很好的空隙效果、渗透性、延伸性，易于模压成型。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是，提供一种以预氧丝毡为增强体，环氧树脂为基体，具有良好力学性能的预氧丝毡/环氧树脂复合材料制品。同时本技术用价格较低的预氧丝毡替代价格较高的碳纤维毡，解决了典型复合材料碳纤维/环氧树脂基复合材料因碳纤维价格较高而工业化生产备受限制的问题。
[0005]本发明为了解决上述问题所提供的技术方案是，提供一种预氧丝毡/环氧树脂复合材料产品，包括:作为基体的环氧树脂，作为增强体的预氧丝毡，以及固化剂；环氧树脂经无水乙醇稀释后与固化剂混匀制备环氧树脂基体，环氧树脂基体与预氧丝毡通过模压成型即得所述复合材料产品。
[0006]优选的，将所述预氧丝毡无纺布裁剪成20X9mm的试样，对应的环氧树脂的用量为 30-100go
[0007]优选的，所述环氧树脂与固化剂的质量比例为2:1。
[0008]优选的，所述固化剂为聚酰胺650或聚酰胺651。
[0009]优选的，在所述环氧树脂中加入其质量15-30 %的无水乙醇对其进行稀释。
[0010]优选的，在模压之前还对所述预氧丝毡进行了预处理，具体为:将预氧丝毡无纺布放入浓度为2-5%的乙醇溶液中浸渍洗涤lOmin，然后放入烘箱中60_80°C烘干30_60min。
[0011]优选的，采用平板敞开式模具对所述复合材料进行模压成型，具体步骤包括:
[0012]a.零压60-80°C保温预固化l_2h ；
[0013]b.80-90°C，压力 5MPa 压制 30_60min，定时卸压；
[0014]c.升温到 130 °C，共压制 30min ；
[0015]d.保压冷却至室温；
[0016]e.120-140°C 固化 2_3h，脱模成型。
[0017]本发明还提供上述预氧丝毡/环氧树脂复合材料产品的制备方法，包括如下步骤:
[0018](I)环氧树脂基体的制备:
[0019]称取一定量的环氧树脂，加入无水乙醇进行稀释，然后用电动搅拌机搅拌10-30min，让其充分的溶解，最后加入固化剂，并充分搅拌混合均匀；
[0020](2)预氧丝毡的预处理:
[0021]将预氧丝毡无纺布放入浓度为2-5%的乙醇溶液中浸渍洗涤lOmin，然后将试样放入烘箱中60-80 °C烘干30-60min ；
[0022](3)复合材料的模压成型:
[0023]将步骤(I)调配好的环氧树脂基体在室温条件下采用手糊法让预氧丝毡充分浸润，然后用平板敞开式模具对复合材料进行模压成型。
[0024]本发明技术方案概述如下:
[0025]以环氧树脂作为该复合材料的基体；由于环氧树脂具备一定的流动性，加入固化剂使环氧树脂固化，防止模压时树脂基体的过多流失；由于环氧树脂具备一定的粘度，在环氧树脂中加入无水乙醇进行稀释，便于采用手糊法让树脂充分浸润；以预氧丝毡作为该复合材料力学性能的增强体，其用量决定该复合材料的力学性能；将预氧丝毡无纺布放入一定浓度的乙醇溶液中浸渍洗涤进行预处理，预处理过程去除了大部分纤维毡加工过程中遗留的油渍、纤维毡表面及内部杂质。将上述调配好的环氧树脂溶液在室温条件下采用手糊法让树脂充分浸润，然后加入平板敞开式模具，与上述经过预处理的预氧丝毡压制成型即得本发明所述复合材料。
[0026]有益效果:
[0027]本发明利用针刺工艺得到的预氧丝毡作为复合材料增强体，预氧丝毡具有很好的空隙效果、渗透性、延伸性，易于模压成型。利用预氧丝毡的这些特点，采用简单低成本的复合材料成型法，手糊浸润法将预氧丝毡和树脂复合，最后采用平板敞开式模具对复合材料进行压制。与现有技术相比，本发明产品力学性能良好，制备方法工艺简单、易于操作、成本较低。
【附图说明】
[0028]图1本发明复合材料的制备流程图；
[0029]图2本发明复合材料的模型结构示意图；
[0030]图3未经预处理的复合材料纵向拉伸断口形貌的电镜图(扫描倍数为280倍)；
[0031]图4经预处理的复合材料纵向拉伸断口形貌的电镜图(扫描倍数为140倍)；
[0032]图5经预处理的复合材料纵向拉伸断口形貌的电镜图(扫描倍数为600倍)；
[0033]图6预处理对复合材料纵向拉伸强力的影响；
[0034]图7预处理对复合材料横向拉伸强力的影响；
[0035]图8预处理对复合材料拉伸强度的影响；
[0036]图9预处理对复合材料纵向弯曲强力的影响；
[0037]图10预处理对复合材料横向弯曲强力的影响；
[0038]图11预处理对复合材料弯曲强度的影响；
[0039]图12不同模压工艺对复合材料纵向拉伸强力的影响；
[0040]图13不同模压工艺对复合材料横向拉伸强力的影响；
[0041]图14不同模压工艺对复合材料拉伸强度的影响；
[0042]图15不同模压工艺对复合材料纵向弯曲强力的影响；
[0043]图16不同模压工艺对复合材料横向弯曲强力的影响；
[0044]图17不同模压工艺对复合材料弯曲强度的影响。
【具体实施方式】
[0045]下面通过具体的实施方案，并结合附图，进一步叙述本发明。除非特别说明，实施方式中未描述的技术手段均可以用本领域技术人员所公知的方式实现。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分、用量、尺寸、形状进行的各种修改、替换、改进也属于本发明的保护范围，并且本发明所限定的具体参数应有可允许的误差范围。
[0046]实施例1:制备预氧丝租/环氧树脂复合材料广品
[0047]作为具体实施方案的一种示例，提供一种预氧丝毡/环氧树脂复合材料产品，包括:作为复合材料基体的环氧树脂，作为复合材料力学增强体的预氧丝毡，以及固化剂；所述复合材料产品的制备方法如下:
[0048](I)环氧树脂基体的制备:
[0049]称取E-44型环氧树脂60g，加入1g无水乙醇进行稀释，然后用电动搅拌机搅拌30min，让其充分的溶解，最后加入聚酰胺650固化剂30g，并充分搅拌混合均匀；
[0050](2)预氧丝毡的预处理:
[0051]将预氧丝毡无纺布裁剪成20X9mm的试样，放入浓度为2%的乙醇溶液中浸渍洗涤lOmin，然后将试样放入烘箱中80°C烘干60min ；
[0052](3)复合材料的模压成型:
[0053]将步骤(I)调配好的环氧树脂基体在室温条件下采用手糊法让预氧丝毡充分浸润，然后用平板敞开式模具对复合材料进行模压成型，具体步骤包括:
[0054]a.零压80 °C保温预固化2h ；
[0055]b.90°C，压力5MPa压制60min，定时卸压；
[0056]c.升温到 130°C，共压制 30min ；
[0057]d.保压冷却至室温；
[0058]e.140°C固化3h，脱模成型。
[0059]本实施例采用Y/TD71-45A型平板敞开式模具对复合材料进行压制。利用针刺工艺得到的预氧丝毡作为复合材料增强体，预氧丝毡具有很好的空隙效果、渗透性、延伸性，易于模压成型。利用预氧丝毡的这些特点，采用简单低成本的复合材料模压成型法，手糊浸润法将预氧丝毡和树脂基体复合，由于稀释过后的E-44型环氧树脂流动性很好，所以模压之前要在一定的温度下固化一段时间，防止模压时树脂基体的过多流失。本发明复