CN109810470A - 一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料及其制备方法。按重量份数计，其包括：碳纤维52份，环氧树脂粉16～30份，酚醛树脂粉21～36份，丙烯酸改性环氧树脂27～38份，丙烯酸改性胺固化剂17～26份，光引发剂0.2～1份，偶氮二异丁腈0.3～1份。本发明通过改变反应物原料和工艺方式，在特定条件下制备了一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料。该方法在环氧树脂粉、酚醛树脂粉、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性胺固化剂、光引发剂、偶氮二异丁腈协同作用下，赋予飞机用高耐磨碳纤维预浸料优异的耐磨性和力学性能。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料领域，具体涉及一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料及其制备方法。
背景技术
碳纤维是最常用的增强材料之一。碳纤维具有优异的拉伸强度、耐高温性、柔韧性、耐无机酸碱试剂腐蚀、耐老化性等优势。碳纤维被广泛应用于高强度鱼竿部件、高强度自行车部件、地板、飞机增强部件、火车增强部件等领域。
碳纤维预浸料是碳纤维/环氧树脂的复合材料，其质轻、强度高适于模压成型，特别适合作为飞机轻质机身的材料。但是目前，碳纤维在耐磨性和力学强度方面存在欠缺。因此，研发出一种具有优异的耐磨性和力学强度的飞机用碳纤维预浸料，具有很高的应用价值。
发明内容
发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法。本发明采用碳纤维、环氧树脂粉、酚醛树脂粉、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性胺固化剂、光引发剂、偶氮二异丁腈，制备了一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，该方法通过改变反应物原料和工艺方式，制备的材料具有优异的耐磨性和力学强度。
技术方案：本发明的目的通过下述技术方案实现：
本发明提供了一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，包括如下按重量份数计的组分：
其中，所述环氧树脂粉由重量份数比为60：12～23：2～5：1～4的环氧树脂E44、改性酚醛胺NC-562、六氢苯酐和酚醛酰胺LITE 3025反应制得。改性酚醛胺NC-562和六氢苯酐的加入提高了环氧树脂E44的耐磨性。改性酚醛胺NC-562、六氢苯酐与环氧树脂E44固化后，固化后的环氧树脂具有较高的硬度和耐磨性；制备的环氧树脂粉能沉积在碳纤维表面，并提高碳纤维预浸料的耐磨性。
所述酚醛树脂粉由重量份数比为80：0.1～1：18～25：18～27：0.3～1：24～33：0.3～1的酚醛树脂、吡啶、间苯三酚、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、二苯基甲烷二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡反应制得。间苯三酚和二苯基甲烷二异氰酸酯能够提高酚醛树脂的耐磨性。间苯三酚和二苯基甲烷二异氰酸酯能提高反应体系的交联密度，从而提高酚醛树脂的耐磨性和力学强度；甲基丙烯酸甲酯聚合物具有较强的刚性，有助于酚醛树脂粉的粉碎；制备的酚醛树脂粉能沉积在碳纤维表面，并提高碳纤维预浸料的耐磨性。
在环氧树脂粉、酚醛树脂粉、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性胺固化剂、光引发剂、偶氮二异丁腈协同作用下，赋予飞机用高耐磨碳纤维预浸料优异的耐磨性和力学性能。
优选地，所述丙烯酸改性环氧树脂由重量份数比为20：65～78：45～56：1～3的环氧树脂E51、丙烯酸、邻羟基苯胺和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯反应制得。邻羟基苯胺作为架桥剂，可以提高环氧树脂E51的光化学活性。邻羟基苯胺作为架桥剂，首先对环氧树脂E51链段进行修饰，再与丙烯酸和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯进行化学反应，得到丙烯酸和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯修饰的环氧树脂E51，三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯能提高环氧树脂E51的交联密度、耐磨性和力学强度；制备的丙烯酸改性环氧树脂能提高碳纤维预浸料的耐磨性和力学强度。
优选地，所述丙烯酸改性胺固化剂由重量份数比60：35～49：2～5的丙烯酸、ZY-2015腰果酚改性胺和顺丁二烯酸酐反应制得。丙烯酸和顺丁二烯酸酐能够提高ZY-2015腰果酚改性胺的化学活性。丙烯酸和顺丁二烯酸酐通过对ZY-2015腰果酚改性胺进行改性，能提高ZY-2015腰果酚改性胺的化学活性和降低ZY-2015腰果酚改性胺在碳纤维预浸料中的迁移性；制备的丙烯酸改性胺固化剂能提高碳纤维预浸料的耐磨性和力学强度。
优选地，所述光引发剂为819光引发剂。光引发剂作为催化剂，能够促进光固化和改善材料的交联密度。
本发明还提供了上述飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：
以重量份数计，将16～30份环氧树脂粉、21～36份酚醛树脂粉、27～38份丙烯酸改性环氧树脂、17～26份丙烯酸改性胺固化剂、0.2～1份光引发剂、0.3～1份偶氮二异丁腈，加入到反应釜中，搅拌速度为78～89r/min，维持体系温度25～34℃条件下反应15～30min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经高压汞灯光照5～12s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
优选地，所述丙烯酸改性胺固化剂的制备步骤为：以重量份数计，将60份丙烯酸和2～5份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为81～95r/min，维持体系温度49～53℃条件下反应15min，将35～49份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15重量份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30～60min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至117～129℃、减压回流反应39～55min，产物经过滤、洗涤、干燥，得到丙烯酸改性胺固化剂。
优选地，所述丙烯酸改性环氧树脂的制备步骤为：以重量份数计，将20份环氧树脂E51按照0.2重量份/min的添加速率至装有45～56份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度71～79r/min，维持体系温度55～71℃条件下反应36～50min，产物经过滤、洗涤、干燥，将产物和65～78份丙烯酸和1～3份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在92～115℃反应37～55min，产物经过滤、洗涤、干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂。
优选地，所述酚醛树脂粉的制备步骤为：将酚醛树脂、吡啶、间苯三酚、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、二苯基甲烷二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡按比例加入到反应釜中，搅拌速度为65～73r/min，维持体系温度78～90℃条件下反应45～60min，将反应釜温度升至105～125℃，继续反应35～80min，粉碎，即得到酚醛树脂粉。
优选地，所述环氧树脂粉的制备步骤为：将环氧树脂E44、改性酚醛胺NC-562、六氢苯酐和酚醛酰胺LITE 3025按比例加入到水热反应釜中，维持体系温度50～69℃条件下反应29～38min，将水热反应温度升温至90～100℃，反应25～60min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉。
该发明的有益效果：
本发明通过改变反应物原料和工艺方式，采用碳纤维、环氧树脂粉、酚醛树脂粉、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性胺固化剂、光引发剂、偶氮二异丁腈，在特定条件下制备了一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料。该方法在环氧树脂粉、酚醛树脂粉、丙烯酸改性环氧树脂、丙烯酸改性胺固化剂、光引发剂、偶氮二异丁腈协同作用下，赋予飞机用高耐磨碳纤维预浸料优异的耐磨性和力学性能。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
碳纤维：无锡威盛新材料科技有限公司，通用型碳纤维；
环氧树脂、ZY-2015腰果酚改性胺：徐州中研科技工业有限公司；
改性酚醛胺NC-562、酚醛酰胺LITE3025：卡德莱化工有限公司；
其余原料全部为试剂级：国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和2.8份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为90r/min，维持体系温度51℃条件下反应15min，将44份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至123℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应45min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂。
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率添加至装有50份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为75r/min，维持体系温度68℃条件下反应39min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和71份丙烯酸和1.8份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在99℃反应43min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂。
(3)称取80份酚醛树脂、0.2份吡啶、20份间苯三酚、22份甲基丙烯酸甲酯、0.4份偶氮二异丁腈、28份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.4份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为71r/min，维持体系温度86℃条件下反应50min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、18份改性酚醛胺NC-562、3.7份六氢苯酐和3.1份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度59℃条件下反应33min，将水热反应温度升温至100℃反应25min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取23份环氧树脂粉、29份酚醛树脂粉、31份丙烯酸改性环氧树脂、21份丙烯酸改性胺固化剂、0.4份819光引发剂、0.5份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为82r/min，维持体系温度30℃条件下反应18min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照7s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例2
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和2份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为81r/min，维持体系温度49℃条件下反应15min，将35份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至117℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应55min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂。
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有45份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为71r/min，维持体系温度55℃条件下反应50min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和65份丙烯酸和1份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在92℃反应55min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、0.1份吡啶、18份间苯三酚、18份甲基丙烯酸甲酯、0.3份偶氮二异丁腈、24份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.3份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为65r/min，维持体系温度78℃条件下反应60min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、12份改性酚醛胺NC-562、2份六氢苯酐和1份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度50℃条件下反应38min，将水热反应温度升温至95℃反应35min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取16份环氧树脂粉、21份酚醛树脂粉、27份丙烯酸改性环氧树脂、17份丙烯酸改性胺固化剂、0.2份819光引发剂、0.3份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为78r/min，维持体系温度25℃条件下反应30min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照5s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例3
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和5份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为95r/min，维持体系温度53℃条件下反应15min，将49份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至129℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应39min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂；
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有56份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为79r/min，维持体系温度71℃条件下反应36min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和78份丙烯酸和3份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在115℃反应37min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、1份吡啶、25份间苯三酚、27份甲基丙烯酸甲酯、1份偶氮二异丁腈、33份二苯基甲烷二异氰酸酯和1份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度90℃条件下反应45min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、23份改性酚醛胺NC-562、5份六氢苯酐和4份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度69℃条件下反应29min，将水热反应温度升温至90℃反应60min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取30份环氧树脂粉、36份酚醛树脂粉、38份丙烯酸改性环氧树脂、26份丙烯酸改性胺固化剂、1份819光引发剂、1份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为89r/min，维持体系温度34℃条件下反应15min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照12s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例4
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和4.1份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为85r/min，维持体系温度52℃条件下反应15min，将46份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应35min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至123℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应45min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂；
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有51份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为76r/min，维持体系温度67℃条件下反应44min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和68份丙烯酸和1.5份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在95℃反应52min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、0.3份吡啶、22份间苯三酚、19份甲基丙烯酸甲酯、0.5份偶氮二异丁腈、28份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.6份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为71r/min，维持体系温度80℃条件下反应50min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、19份改性酚醛胺NC-562、3.3份六氢苯酐和2.6份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度59℃条件下反应30min，将水热反应温度升温至95℃反应45min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取19份环氧树脂粉、23份酚醛树脂粉、29份丙烯酸改性环氧树脂、21份丙烯酸改性胺固化剂、0.4份819光引发剂、0.5份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为83r/min，维持体系温度28℃条件下反应20min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照8s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例5
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和3.6份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为88r/min，维持体系温度51℃条件下反应15min，将45份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应60min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至126℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应46min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂；
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有46份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为77r/min，维持体系温度66℃条件下反应41min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和74份丙烯酸和2.2份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在112℃反应39min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、0.8份吡啶、21份间苯三酚、25份甲基丙烯酸甲酯、0.9份偶氮二异丁腈、31份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.7份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为71r/min，维持体系温度86℃条件下反应53min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、22份改性酚醛胺NC-562、4.3份六氢苯酐和3.6份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度59℃条件下反应37min，将水热反应温度升温至90℃反应55min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取27份环氧树脂粉、31份酚醛树脂粉、32份丙烯酸改性环氧树脂、25份丙烯酸改性胺固化剂、0.7份819光引发剂、0.5份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为84r/min，维持体系温度32℃条件下反应28min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照10s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例6
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和4.5份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为93r/min，维持体系温度50℃条件下反应15min，将46份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应40min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至123℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应51min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂；
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有53份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为75r/min，维持体系温度68℃条件下反应46min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和77份丙烯酸和1.8份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在107℃反应52min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、0.7份吡啶、23份间苯三酚、21份甲基丙烯酸甲酯、0.6份偶氮二异丁腈、30份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.6份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，维持体系温度83℃条件下反应56min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、16份改性酚醛胺NC-562、4.3份六氢苯酐和3.4份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度58℃条件下反应37min，将水热反应温度升温至100℃反应25min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取22份环氧树脂粉、31份酚醛树脂粉、36份丙烯酸改性环氧树脂、25份丙烯酸改性胺固化剂、0.7份819光引发剂、0.5份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为85r/min，维持体系温度29℃条件下反应22min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照11s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例7
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和3.1份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为83r/min，维持体系温度52℃条件下反应15min，将44份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至127℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应48min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂；
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有55份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为73r/min，维持体系温度67℃条件下反应49min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和72份丙烯酸和1.8份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在107℃反应51min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、0.4份吡啶、20份间苯三酚、26份甲基丙烯酸甲酯、0.6份偶氮二异丁腈、28份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.6份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为69r/min，维持体系温度83℃条件下反应55min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、21份改性酚醛胺NC-562、3.9份六氢苯酐和2.8份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度63℃条件下反应33min，将水热反应温度升温至100℃反应25min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取28份环氧树脂粉、33份酚醛树脂粉、36份丙烯酸改性环氧树脂、24份丙烯酸改性胺固化剂、0.7份819光引发剂、0.7份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为83r/min，维持体系温度31℃条件下反应26min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照9s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
实施例8
一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，以重量份数计，包含以下组分：
制备步骤：
(1)称取60份丙烯酸和4.4份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为94r/min，维持体系温度51℃条件下反应15min，将47份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至126℃、-0.06Mpa条件下减压回流反应51min，产物经过滤、2L乙醇洗涤3次，于57℃、-0.07MPa真空干燥18min，得到丙烯酸改性胺固化剂；
(2)称取20份环氧树脂E51按照0.2份/min的添加速率至装有52份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度为76r/min，维持体系温度66℃条件下反应43min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤3次，干燥，将产物和77份丙烯酸和1.9份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在103℃反应49min，产物经过滤、500mLN,N-二甲基甲酰胺洗涤2次、2L乙醇洗涤2次，干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂；
(3)称取80份酚醛树脂、0.4份吡啶、21份间苯三酚、25份甲基丙烯酸甲酯、0.8份偶氮二异丁腈、30份二苯基甲烷二异氰酸酯和0.6份二月桂酸二丁基锡加入到反应釜中，搅拌速度为70r/min，维持体系温度85℃条件下反应56min，将反应釜温度升至105℃，继续反应35min，反应釜温度升至125℃，继续反应45min，粉碎，即得到酚醛树脂粉；
(4)称取60份环氧树脂E44、21份改性酚醛胺NC-562、3.3份六氢苯酐和3.7份酚醛酰胺LITE 3025加入到水热反应釜中，维持体系温度56℃条件下反应35min，将水热反应温度升温至95℃反应45min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉；
(5)称取19份环氧树脂粉、28份酚醛树脂粉、33份丙烯酸改性环氧树脂、23份丙烯酸改性胺固化剂、0.7份819光引发剂、0.5份偶氮二异丁腈加入到反应釜中，搅拌速度为87r/min，维持体系温度27℃条件下反应27min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经400W高压汞灯光照7s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
对照例1
本对照例中，不添加丙烯酸改性胺固化剂，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例2
本对照例中，不添加丙烯酸改性环氧树脂，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例3
本对照例中，不添加酚醛树脂粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例4
本对照例中，不添加环氧树脂粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例5
本对照例中，配方中选用普通ZY-2015腰果酚改性胺替代实施例1中的丙烯酸改性胺固化剂，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例6
本对照例中，配方中选用普通环氧树脂替代实施例1中的丙烯酸改性环氧树脂，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例7
本对照例中，配方中选用普通酚醛树脂替代实施例1中的酚醛树脂粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对照例8
本对照例中，配方中选用普通环氧树脂替代实施例1中的环氧树脂粉，其它组分与制备方法与实施例1相同。
对实施例1～8和对照例1～8制得的飞机用高耐磨碳纤维预浸料的性能进行测试，测试方法如下，测试结果见下表1和表2。
耐磨性按GB/T 1768-2006标准进行测试，测试的碳纤维预浸料样品为经过3000W高压汞灯光照15s，80℃热处理0.5h，120℃热处理2h处理后的样品。
拉伸强度按GB/T 3362-2005标准进行测试。
表1实施例1～8制得的飞机用高耐磨碳纤维预浸料的性能参数
表2实施例1和对照例1～8制得的飞机用高耐磨碳纤维预浸料的性能参数
由表1和表2可知，本发明各实施例制备得到的飞机用高耐磨碳纤维预浸料的耐磨性和拉伸强度较优，这表明以本发明提供的原料制备得到的飞机用高耐磨碳纤维预浸料具有较好的耐磨性和拉伸性能；相比之下，各对照例的原料制备得到的飞机用高耐磨碳纤维预浸料的耐磨性和拉伸强度较差。另外，本发明各实施例制备得到的飞机用高耐磨碳纤维预浸料具有较好的耐磨性和拉伸性能。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (9)
1.一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，其特征在于：包括如下按重量份数计的组分：
其中，所述环氧树脂粉由重量份数比为60：12～23：2～5：1～4的环氧树脂E44、改性酚醛胺NC-562、六氢苯酐和酚醛酰胺LITE 3025反应制得；
所述酚醛树脂粉由重量份数比为80：0.1～1：18～25：18～27：0.3～1：24～33：0.3～1的酚醛树脂、吡啶、间苯三酚、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、二苯基甲烷二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡反应制得。
2.根据权利要求1所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，其特征在于，所述丙烯酸改性环氧树脂由重量份数比为20：65～78：45～56：1～3的环氧树脂E51、丙烯酸、邻羟基苯胺和三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯反应制得。
3.根据权利要求1所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，其特征在于，所述丙烯酸改性胺固化剂由重量份数比60：35～49：2～5的丙烯酸、ZY-2015腰果酚改性胺和顺丁二烯酸酐反应制得。
4.根据权利要求1所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料，其特征在于，所述光引发剂为819光引发剂。
5.根据权利要求1～4任一项所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以重量份数计，将16～30份环氧树脂粉、21～36份酚醛树脂粉、27～38份丙烯酸改性环氧树脂、17～26份丙烯酸改性胺固化剂、0.2～1份光引发剂、0.3～1份偶氮二异丁腈，加入到反应釜中，搅拌速度为78～89r/min，维持体系温度25～34℃条件下反应15～30min，将52份碳纤维浸渍在物料中，经高压汞灯光照5～12s，即得到飞机用高耐磨碳纤维预浸料。
6.根据权利要求5所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸改性胺固化剂的制备步骤为：以重量份数计，将60份丙烯酸和2～5份顺丁二烯酸酐加入到反应釜中，搅拌速度为81～95r/min，维持体系温度49～53℃条件下反应15min，将35～49份ZY-2015腰果酚改性胺按照0.15重量份/min的添加速率添加至反应釜中，维持上述反应条件下继续反应30～60min，待ZY-2015腰果酚改性胺添加结束后，将反应釜温度升温至117～129℃、减压回流反应39～55min，产物经过滤、洗涤、干燥，得到丙烯酸改性胺固化剂。
7.根据权利要求5所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸改性环氧树脂的制备步骤为：以重量份数计，将20份环氧树脂E51按照0.2重量份/min的添加速率至装有45～56份邻羟基苯胺的反应釜中，搅拌速度71～79r/min，维持体系温度55～71℃条件下反应36～50min，产物经过滤、洗涤、干燥，将产物和65～78份丙烯酸和1～3份三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯添加至水热反应釜中，在92～115℃反应37～55min，产物经过滤、洗涤、干燥，得到丙烯酸改性环氧树脂。
8.根据权利要求5所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂粉的制备步骤为：将酚醛树脂、吡啶、间苯三酚、甲基丙烯酸甲酯、偶氮二异丁腈、二苯基甲烷二异氰酸酯和二月桂酸二丁基锡按比例加入到反应釜中，搅拌速度为65～73r/min，维持体系温度78～90℃条件下反应45～60min，将反应釜温度升至105～125℃，继续反应35～80min，粉碎，即得到酚醛树脂粉。
9.根据权利要求5所述的一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂粉的制备步骤为：将环氧树脂E44、改性酚醛胺NC-562、六氢苯酐和酚醛酰胺LITE 3025按比例加入到水热反应釜中，维持体系温度50～69℃条件下反应29～38min，将水热反应温度升温至90～100℃，反应25～60min，产物经粉碎，即得到环氧树脂粉。
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| CN201811493241.9A Active CN109810470B (zh) | 2018-12-07 | 2018-12-07 | 一种飞机用高耐磨碳纤维预浸料及其制备方法 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101186743A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-05-28 | 北京化工大学 | 一种可紫外光固化的共聚物乳液及其制备方法 |
| JP2011157491A (ja) * | 2010-02-02 | 2011-08-18 | Toray Ind Inc | トウプリプレグ用エポキシ樹脂組成物およびトウプリプレグ |
| EP3243854A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-15 | Nan-Ya Plastics Corporation | Low dk/df solder resistant composition use for printed circuit board |
-
2018
- 2018-12-07 CN CN201811493241.9A patent/CN109810470B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101186743A (zh) * | 2007-11-16 | 2008-05-28 | 北京化工大学 | 一种可紫外光固化的共聚物乳液及其制备方法 |
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| EP3243854A1 (en) * | 2016-05-13 | 2017-11-15 | Nan-Ya Plastics Corporation | Low dk/df solder resistant composition use for printed circuit board |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 邓爱民等: "丙烯酸接枝改性环氧树脂的研究", 《化学与黏合》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN109810470B (zh) | 2021-07-13 |
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