一种用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂的制作方法_2

文档序号:9501088阅读:来源:国知局
1/ 聚下二締橡胶聚合物50份,混合型环氧树脂50份,增强型石墨締0. 3份,SBM/MAM共聚物5 份,ETBN增初剂6份,分散剂0. 3份,纳米级凹凸棒± 3份,亲水型气相法二氧化娃2份,润 湿剂0. 2份,微米级双氯胺6. 5份,潜伏性促进剂3份,硅烷偶联剂0. 8份。其中,所述纳米 级凹凸棒±的比表面积为18m7g,所述潜伏性促进剂为微米级双氯胺。 W例采用W下制备方法得到:
[0050] 步骤S1 :在配备揽拌器、调溫器、回流冷凝器、加料和充氮装置的不诱钢反应蓋 中,加入E51/聚下二締橡胶聚合物、混合型环氧树脂、石墨締、SBM/MAM共聚物、增初剂和分 散剂,升溫至70°C,揽拌反应,所述揽拌时间为40min,揽拌速度为3500rpm;
[0051] 步骤S2 :然后加入纳米级凹凸棒±和亲水型气相法二氧化娃,保溫70°C下揽拌, 揽拌速度为5500巧m,揽拌50min后,降溫至25°C;
[0052] 步骤S3:最后加入润湿剂、潜伏性固化剂、潜伏性促进剂和硅烷偶联剂,600化pm 下揽拌15min,得到所述用于碳纤维复合材料的未固化的热固性环氧树脂。 阳〇5引实施例4
[0054] 一种用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,包括的组分及其份数为:E51/ 聚下二締橡胶聚合物55份,混合型环氧树脂45份,增强型石墨締0. 4份,SBM/MAM共聚物7份,ETBN增初剂5份,分散剂0. 4份,纳米级凹凸棒± 4份,亲水型气相法二氧化娃5份,润 湿剂0. 4份,微米级双氯胺8份,潜伏性促进剂4份,硅烷偶联剂0. 7份。其中,所述纳米级 凹凸棒±的比表面积为18m7g,所述潜伏性促进剂为微米级双氯胺。 阳化日]采用W下制备方法得到:
[0056] 步骤S1 :在配备揽拌器、调溫器、回流冷凝器、加料和充氮装置的不诱钢反应蓋 中,加入E51/聚下二締橡胶聚合物、混合型环氧树脂、石墨締、SBM/MAM共聚物、增初剂和分 散剂,升溫至90°C,揽拌反应,所述揽拌时间为40min,揽拌速度为2500rpm;
[0057] 步骤S2 :然后加入纳米级凹凸棒±和亲水型气相法二氧化娃,保溫70°C下揽拌, 揽拌速度为7000巧m,揽拌30min后,降溫至25°C;
[005引步骤S3 :最后加入润湿剂、潜伏性固化剂、潜伏性促进剂和硅烷偶联剂,eOOOrpm下揽拌15min,得到所述用于碳纤维复合材料的未固化的热固性环氧树脂。
[0059] 实施例5
[0060] 一种用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,包括的组分及其份数为:E51/ 聚下二締橡胶聚合物60份,混合型环氧树脂40份,增强型石墨締0. 5份,SBM/MAM共聚物 10份,ETBN增初剂8份,分散剂0. 5份,纳米级凹凸棒± 1份,亲水型气相法二氧化娃1份, 润湿剂0. 3份,微米级双氯胺5份,潜伏性促进剂5份,硅烷偶联剂1. 0份。其中,所述纳米 级凹凸棒±的比表面积为30m7g,所述潜伏性促进剂为微米级双氯胺。
[0061] 采用W下制备方法得到:
[0062] 步骤S1 :在配备揽拌器、调溫器、回流冷凝器、加料和充氮装置的不诱钢反应蓋 中,加入E51/聚下二締橡胶聚合物、混合型环氧树脂、石墨締、SBM/MAM共聚物、增初剂和分 散剂,升溫至80°C,揽拌反应,所述揽拌时间为30min,揽拌速度为3000rpm;
[0063] 步骤S2 :然后加入纳米级凹凸棒±和亲水型气相法二氧化娃,保溫80°C下揽拌, 揽拌速度为6000巧m,揽拌30min后,降溫至25°C; W64] 步骤S3 :最后加入润湿剂、潜伏性固化剂、潜伏性促进剂和硅烷偶联剂,eOOOrpm下揽拌15min,得到所述用于碳纤维复合材料的未固化的热固性环氧树脂。 W65] 对比实施例1
[0066] 选用市场上购买的进口的用于碳纤维复合材料的热固性环氧树脂爱牢达AV118, 对其进行性能测试。
[0067] 将实施例1~5、W对比实施例1进行剪切强度和拉伸强度的测试,剪切强度按 照ASTMD1002的标准进行制样,试样采用304不诱钢,长120mm、宽25mm、厚度1. 2mm,将未 固化的热固性环氧树脂涂覆在304不诱钢片上,使两块304不诱钢片的搭接面积为:长度 12. 5mm、宽度25mm,加热固化后,按照剪切速度为lOmm/min进行测试;拉伸强度按照ASTM D638的标准,固化后的试样的厚度为12mm,试样的尺寸参考ASTMD638的标准要求,拉伸速 度为60mm/min进行测试;高低溫循环的条件为低溫-40°C至高溫130°C循环10天,其中,每 个循环中,每个循环中的-40°C、13(rC下各保持30min,测试结果如表1所示。 W側表1实施例1~5、对比实施例1的性能测试表
[0069]
[0070] 通过表1的数据对比可见,采用本发明技术方案的实施例1~5与对比实施例1 相比,具有很高的剪切强度和拉伸强度;同时,经过高低溫循环后的性能衰减较小,高低溫 循环10天后剪切强度的保持率和拉伸强度的保持率均大于对比实施例1的,具有很好的长 期耐久性能。实施例1~5的粘度适中,25°C时的粘度在20000-25000CPS,流动性好,成型 效率高,减少了浪费,降低了能耗。
[0071] 实施例1~实施例5的环氧树脂在-15°c-5°c冷藏条件下保存,保质期可达9-18 个月;从冷藏环境取出后到解冻,需1-2小时;且在25°C下,保质期可达5-8个月,在夏天, 可W适应于夏天户外溫度25-42Γ情况下的长途运输而不发生固化。
[0072] 同时对实施例1~5进行保质期的实验,常溫25°C下,保质期可达5~8个月,在 冷藏-5°C~15°C条件下保存,保质期可达9~18个月,从冷藏环境取出后到解冻时间只需 1~2小时,解冻快。
[0073] W上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定 本发明的具体实施只局限于运些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在 不脱离本发明构思的前提下,还可W做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的 保护范围。
【主权项】
1. 一种用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于,其包括的组分及 其份数为:环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物40-60份,混合型环氧树脂40-60份,石墨烯 0. 1-0. 5份,SBM/MAM共聚物5-10份,增韧剂4-8份,分散剂0. 1-0. 5份,凹凸棒土 1-5份, 触变剂1-5份,润湿剂0. 1-0. 5份,双氰胺5-12份,潜伏性促进剂1-5份,偶联剂0. 5-1. 0 份。2. 根据权利要求1所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于, 其包括的组分及其份数为:环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物45-55份,混合型环氧树脂 45-55份,石墨烯0. 2-0. 4份,SBM/MAM共聚物6-8份,增韧剂5-7份,分散剂0. 2-0. 4份,凹 凸棒土 2-4份,触变剂2-4份,润湿剂0. 2-0. 4份,双氰胺6-10份,潜伏性促进剂2-4份,偶 联剂0. 6-0. 8份。3. 根据权利要求1或2所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在 于:所述石墨稀为增强型石墨稀,比表面积为150-250m2/g,pH值7. 0-8. 0。4. 根据权利要求3所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于: 所述混合型环氧树脂的环氧当量为117-127g/eq。5. 根据权利要求4所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于: 所述增韧剂为ETBN增韧剂。6. 根据权利要求5所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于: 所述环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物中的环氧树脂的环氧当量为255-268g/eq。7. 根据权利要求6所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于: 所述凹凸棒土的粒径为10~500nm〇8. 根据权利要求7所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其特征在于: 所述润湿剂为有机硅双生结构表面活性剂;所述潜伏性促进剂为咪唑/2, 4甲苯-双-二甲 脲共聚物、4, 4'二氨基二苯甲烷、4, 4'二氨基二苯醚、4, 4'二氨基二苯砜、对二甲苯胺中的 至少一种;所述偶联剂为硅烷偶联剂;所述触变剂为二氧化硅。9. 一种制备如权利要求1~8任意一项所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧 树脂的方法,其特征在于,包括以下步骤: 步骤S1 :在充氮的反应容器中,加入环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物、混合型环氧树 月旨、石墨烯、SBM/MAM共聚物、增韧剂和分散剂,升温至60~100°C,搅拌反应,所述搅拌时间 为 10~60min; 步骤S2 :然后加入凹凸棒土和触变剂,在60~100°C下搅拌20~60min后,降温至 20-30°C; 步骤S3 :最后加入润湿剂、双氰胺、潜伏性促进剂和偶联剂,搅拌10~30min。10. 根据权利要求9所述的用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂的制备方 法,其特征在于:步骤S1中,所述搅拌反应的搅拌速度为2500~3500rpm,所述搅拌时间为 20~40min;步骤S2中,所述搅拌的速度为5000~7000rpm;步骤S3中,所述搅拌的速度为 5000-7000rpm〇
【专利摘要】本发明提供了一种用于碳纤维复合材料的新型热固性环氧树脂,其包括的组分及其份数为:环氧树脂/聚丁二烯橡胶聚合物40-60份,混合型环氧树脂40-60份,石墨烯0.1-0.5份,SBM/MAM共聚物5-10份,增韧剂4-8份,分散剂0.1-0.5份,凹凸棒土1-5份,触变剂1-5份,润湿剂0.1-0.5份,双氰胺5-12份,潜伏性促进剂1-5份,偶联剂0.5-1.0份。采用本发明的热固性环氧树脂,能对碳纤维本体进行预处理,使得树脂与碳纤维之间具有很好的相融性和渗透性,制备出来的碳纤维复合材料板的剪切强度、拉伸强度都很高,能满足航空航天、军工、轨道交通、水上交通、汽车、运动器材等的严苛要求。
【IPC分类】C08K3/04, C08L47/00, C08K3/36, C08K3/34, C08K5/18, C08L9/00, C08K5/54, C08K5/315, C08K13/02, C08L63/00
【公开号】CN105255114
【申请号】CN201510741108
【发明人】秦建
【申请人】深材科技(深圳)有限公司
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月4日
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