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CN115850764A - 一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法 - Google Patents

一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法 Download PDF

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CN115850764A
CN115850764A CN202211598332.5A CN202211598332A CN115850764A CN 115850764 A CN115850764 A CN 115850764A CN 202211598332 A CN202211598332 A CN 202211598332A CN 115850764 A CN115850764 A CN 115850764A
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carbon fiber
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stirring
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reaction
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罗学军
黄猛
牛玉双
曹前勇
孙永福
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Anhui Hongchang New Materials Co ltd
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Abstract

本发明涉及碳纤维预浸料领域，具体涉及一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法，用于解决现有的碳纤维预浸料的耐高温性能不佳，而且碳纤维预浸料的树脂基体与碳纤维之间的结合差，导致其力学性能不佳的问题；该制备方法通过使用改性碳纤维和环氧树脂组合物为主要原料，改性碳纤维与环氧树脂组合物之间的界面结合优良，保证了制得的耐高温预浸料的力学性能好，而且环氧树脂组合物是由环氧树脂E‑51和耐高温环氧树脂混合而成，耐高温环氧树脂具有优良的耐高温性能，从而赋予了制得的耐高温预浸料的耐高温性能好。

Description

一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法
技术领域
本发明涉及碳纤维预浸料领域，具体涉及一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法。
背景技术
碳纤维预浸料是由碳纤维纱、环氧树脂还有其他等材料，经过涂膜、热压、冷却、覆膜、卷取等工艺加工而成的复合材料，又名碳纤维预浸布；之所以叫预浸布是因为这只是树脂与碳纤维的初步含浸，在产品成型时才是最终含浸的缘故，碳纤维预浸料广泛应用于钓具、运动器材、体育用品、航空航天等领域，目前其应用的很多领域的制品都对其强度要求很高，尤其是航空航天领域的应用，航天航空因为在高空高速下工作，要求机器外部材料有较好的耐高温性能，但是作为树脂基体的环氧树脂具有良好的黏结性、耐热性、耐化学药品腐蚀性、高强度和加工方便等一系列优点，但其固化物玻璃化温度小、高温固化时树脂流失率大，很难满足航天航空行业要求，而且由于碳纤维表面光滑且惰性，其与树脂基体之间的界面结合往往不尽如人意，然而，这些碳纤维预浸料的基本力学性能，如韧性、纵向和横向强度，都受碳纤维表面与树脂基体之间的界面粘结性能差的限制。
如何改善现有的碳纤维预浸料的耐高温性能不佳，而且碳纤维预浸料的树脂基体与碳纤维之间的结合差，导致其力学性能不佳，因此，亟需一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法来解决以上问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法：通过将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中真空脱气，得到浸渍料，将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料，解决了现有的碳纤维预浸料的耐高温性能不佳，而且碳纤维预浸料的树脂基体与碳纤维之间的结合差，导致其力学性能不佳的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照重量份称取环氧树脂组合物50-60份、固化剂40-50份以及促进剂1-5份，备用；
步骤二：将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50-55℃的条件下真空脱气3-5h，得到浸渍料；
步骤三：将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料。
作为本发明进一步的方案：所述环氧树脂组合物为环氧树脂E-51和耐高温环氧树脂按照质量比10：1-5，所述固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、三乙烯四胺中的一种，所述促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、三乙醇胺中的一种。
作为本发明进一步的方案：所述改性碳纤维由以下步骤制备得到：
步骤A1：将碳纤维、丙酮加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为85-90℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌洗涤20-30h，洗涤结束后冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2-3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60-65℃的条件下干燥20-30h，得到预处理碳纤维；
步骤A2：将四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为25-30℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应2-3h，之后静置2-3h，得到改性液；
步骤A3：将预处理碳纤维、改性液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为70-80℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应10-15h，之后静置2-3h，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2-3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60-65℃的条件下干燥20-30h，得到改性碳纤维。
作为本发明进一步的方案：步骤A1中的所述碳纤维、丙酮的用量比为10g：80-100mL，所述碳纤维的型号为T300B。
作为本发明进一步的方案：步骤A2中的所述四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇的用量比为5-6g：1g：50-60mL：0.05-0.1g。
作为本发明进一步的方案：步骤A3中的所述预处理碳纤维、改性液的用量比为1g：10-20mL。
作为本发明进一步的方案：所述耐高温环氧树脂由以下步骤制备得到：
步骤B1：将对硝基苯胺、氢溴酸溶液以及硫酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为45-50℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入氯酸钾溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30-50min，之后升温至温度为65-70℃的条件下继续搅拌反应2-3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3-5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65-70℃的条件下干燥6-8h，得到中间体1；
反应原理如下：
Figure BDA0003997704760000041
步骤B2：将双酚A、中间体1、二氧六环以及甲醛溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为0-5℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应2-3h，之后边搅拌边升温至温度为80-85℃的条件下继续搅拌反应8-10h，控制升温速率为3-5℃/min，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
反应原理如下：
Figure BDA0003997704760000042
步骤B3：将中间体2、四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-50℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入正丁基锂溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30-50min，之后加入三苯基氯硅烷并升温至温度为25-30℃的条件下继续搅拌反应0.5-1.5h，反应结束后将反应产物加入至饱和氯化铵溶液中，之后用乙酸乙酯萃取2-3次，合并萃取液并用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
反应原理如下：
Figure BDA0003997704760000051
步骤B4：将中间体3、无水乙醇以及10％钯碳加入至安装有搅拌器、温度计、导气管、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20-25℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应20-30min，之后升温至回流后边搅拌边逐滴加入水合肼溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应10-15h，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤液加入至冰水中，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为70-75℃的条件下干燥4-5h，得到中间体4；
反应原理如下：
Figure BDA0003997704760000061
步骤B5：将中间体4、环氧氯丙烷以及苄基三乙基氯化铵加入至安装有搅拌器、温度计、导气管、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为85-90℃，搅拌速率为400-500r/min的条件下搅拌反应3-4h，之后边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1-2h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后静置分层，将有机相用蒸馏水洗涤2-3次，之后用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为90-100℃的条件下干燥15-20h，得到耐高温环氧树脂。
反应原理如下：
Figure BDA0003997704760000062
作为本发明进一步的方案：步骤B1中的所述对硝基苯胺、氢溴酸溶液、硫酸溶液以及氯酸钾溶液的用量比0.1mol：100-110g：40-45g：30-35g，所述氢溴酸溶液的质量分数为18％，所述硫酸溶液的质量分数为50％，所述氯酸钾溶液的质量分数为30％。
作为本发明进一步的方案：步骤B2中的所述双酚A、中间体1、二氧六环以及甲醛溶液的用量比为10mmol：22-25mmol：50-60mL：3.5-4.0mL，所述甲醛溶液的质量分数为37％。
作为本发明进一步的方案：步骤B3中的所述中间体2、四氢呋喃、正丁基锂溶液以及三苯基氯硅烷的用量比为10mmol：30-40mL：45-50mL：45-50mmol，所述正丁基锂溶液为正丁基锂溶解于四氢呋喃所形成的摩尔浓度为2.5mol/L的溶液。
作为本发明进一步的方案：步骤B4中的所述中间体3、无水乙醇、10％钯碳以及水合肼溶液的用量比为0.1mol：120-150mL：1.0-1.5g：24-28mL，所述水合肼溶液的质量分数为80％。
作为本发明进一步的方案：步骤B5中的所述中间体4、环氧氯丙烷、苄基三乙基氯化铵以及氢氧化钠溶液的用量比为10g：50-60g：0.01-0.03g：50-60mL，所述氢氧化钠溶液的质量分数为25-30％。
作为本发明进一步的方案：所述碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料根据所述的碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法制备得到。
本发明的有益效果：
本发明的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料及其制备方法，通过将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中真空脱气，得到浸渍料，将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料；该制备方法通过使用改性碳纤维和环氧树脂组合物为主要原料，改性碳纤维与环氧树脂组合物之间的界面结合优良，保证了制得的耐高温预浸料的力学性能好，而且环氧树脂组合物是由环氧树脂E-51和耐高温环氧树脂混合而成，耐高温环氧树脂具有优良的耐高温性能，从而赋予了制得的耐高温预浸料的耐高温性能好；
在制备耐高温预浸料的过程中首先制备了一种改性碳纤维，首先利用丙酮将碳纤维表面的上浆剂和杂质洗涤干净，之后利用四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂上的硅氧烷水解形成硅醇，之后脱水缩合接枝在碳纤维的表面，引入有机硅后的改性碳纤维的亲油性大幅度提升，从而能够使得环氧树脂组合物均匀分布，从而保证了耐高温预浸料的力学性能优良；
在制备耐高温预浸料的过程中首先制备了一种耐高温环氧树脂，首先利用氢溴酸将对硝基苯胺进行溴化，引入溴原子，得到中间体1，之后利用双酚A、中间体1以及甲醛反应生成苯并噁嗪基团的中间体2，之后利用中间体2与三苯基氯硅烷反应引入三苯基硅烷基团，得到中间体3，之后利用水合肼将中间体3上的硝基还原成氨基，得到中间体4，之后中间体4与环氧氯丙烷反应生成高分子的耐高温环氧树脂；该耐高温环氧树脂的分子链上含有打开的苯环以及噁嗪环，环状结构稳定性高，难以被破坏，高温条件下仍然能够维持稳定，将其加入至耐高温预浸料中赋予其良好的耐高温性能。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本实施例为一种改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤A1：将10gT300B碳纤维、80mL丙酮加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌洗涤20h，洗涤结束后冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下干燥20h，得到预处理碳纤维；
步骤A2：将5g四乙氧基硅烷、1g硅烷偶联剂、50mL对甲苯磺酸以及0.05g无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为25℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应2h，之后静置2h，得到改性液；
步骤A3：将1g预处理碳纤维、10mL改性液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为70℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应10h，之后静置2h，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤2次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为60℃的条件下干燥20h，得到改性碳纤维。
实施例2：
本实施例为一种改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
步骤A1：将10gT300B碳纤维、100mL丙酮加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为90℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌洗涤30h，洗涤结束后冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下干燥30h，得到预处理碳纤维；
步骤A2：将6g四乙氧基硅烷、1g硅烷偶联剂、60mL对甲苯磺酸以及0.1g无水乙醇加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为30℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应3h，之后静置3h，得到改性液；
步骤A3：将1g预处理碳纤维、20mL改性液加入至安装有搅拌器、温度计以及回流冷凝管的三口烧瓶中，在温度为80℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应15h，之后静置3h，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下干燥30h，得到改性碳纤维。
实施例3：
本实施例为一种耐高温环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤B1：将0.1mol对硝基苯胺、100g质量分数为18％的氢溴酸溶液以及40g质量分数为50％的硫酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为45℃，搅拌速率为400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入30g质量分数为30％的氯酸钾溶液，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30min，之后升温至温度为65℃的条件下继续搅拌反应2h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤3次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为65℃的条件下干燥6h，得到中间体1；
步骤B2：将10mmol双酚A、22mmol中间体1、50mL二氧六环以及3.5mL质量分数为37％的甲醛溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为0℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应2h，之后边搅拌边升温至温度为80℃的条件下继续搅拌反应8h，控制升温速率为3℃/min，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
步骤B3：将10mmol中间体2、30mL四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-50℃，搅拌速率为400r/min的条件下边搅拌边逐滴加入45mL正丁基锂溶解于四氢呋喃所形成的摩尔浓度为2.5mol/L的正丁基锂溶液，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应30min，之后加入45mmol三苯基氯硅烷并升温至温度为25℃的条件下继续搅拌反应0.5h，反应结束后将反应产物加入至饱和氯化铵溶液中，之后用乙酸乙酯萃取2次，合并萃取液并用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
步骤B4：将0.1mol中间体3、120mL无水乙醇以及1.0g10％钯碳加入至安装有搅拌器、温度计、导气管、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为20℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应20min，之后升温至回流后边搅拌边逐滴加入24mL质量分数为80％的水合肼溶液，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应10h，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤液加入至冰水中，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下干燥4h，得到中间体4；
步骤B5：将10g中间体4、50g环氧氯丙烷以及0.01g苄基三乙基氯化铵加入至安装有搅拌器、温度计、导气管、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为85℃，搅拌速率为400r/min的条件下搅拌反应3h，之后边搅拌边逐滴加入50mL质量分数为25％的氢氧化钠溶液，控制滴加速率为1滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应1h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后静置分层，将有机相用蒸馏水洗涤2次，之后用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为90℃的条件下干燥15h，得到耐高温环氧树脂。
实施例4：
本实施例为一种耐高温环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤B1：将0.1mol对硝基苯胺、110g质量分数为18％的氢溴酸溶液以及45g质量分数为50％的硫酸溶液加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为50℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入35g质量分数为30％的氯酸钾溶液，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应50min，之后升温至温度为70℃的条件下继续搅拌反应3h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼用蒸馏水洗涤5次，之后放置于真空干燥箱中，在温度为70℃的条件下干燥8h，得到中间体1；
步骤B2：将10mmol双酚A、25mmol中间体1、60mL二氧六环以及4.0mL质量分数为37％的甲醛溶液加入至安装有搅拌器、温度计的三口烧瓶中，在温度为5℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应3h，之后边搅拌边升温至温度为85℃的条件下继续搅拌反应10h，控制升温速率为5℃/min，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发去除溶剂，得到中间体2；
步骤B3：将10mmol中间体2、40mL四氢呋喃加入至安装有搅拌器、温度计、导气管以及恒压滴液漏斗的三口烧瓶中，在温度为-50℃，搅拌速率为500r/min的条件下边搅拌边逐滴加入50mL正丁基锂溶解于四氢呋喃所形成的摩尔浓度为2.5mol/L的正丁基锂溶液，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应50min，之后加入50mmol三苯基氯硅烷并升温至温度为30℃的条件下继续搅拌反应1.5h，反应结束后将反应产物加入至饱和氯化铵溶液中，之后用乙酸乙酯萃取3次，合并萃取液并用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，得到中间体3；
步骤B4：将0.1mol中间体3、150mL无水乙醇以及1.5g10％钯碳加入至安装有搅拌器、温度计、导气管、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为25℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应30min，之后升温至回流后边搅拌边逐滴加入28mL质量分数为80％的水合肼溶液，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应15h，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤液加入至冰水中，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼放置于真空干燥箱中，在温度为75℃的条件下干燥5h，得到中间体4；
步骤B5：将10g中间体4、60g环氧氯丙烷以及0.03g苄基三乙基氯化铵加入至安装有搅拌器、温度计、导气管、回流冷凝管以及恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，通入氮气保护，在温度为90℃，搅拌速率为500r/min的条件下搅拌反应4h，之后边搅拌边逐滴加入60mL质量分数为30％的氢氧化钠溶液，控制滴加速率为2滴/s，滴加完毕后继续搅拌反应2h，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后静置分层，将有机相用蒸馏水洗涤3次，之后用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发去除溶剂，之后放置于真空干燥箱中，在温度为100℃的条件下干燥20h，得到耐高温环氧树脂。
实施例5：
本实施例为一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照重量份称取环氧树脂E-51和来自于实施例3中的耐高温环氧树脂按照质量比10：1混合而成的环氧树脂组合物50份、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂40份以及2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂1份，备用；
步骤二：将环氧树脂组合物、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂以及2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50℃的条件下真空脱气3h，得到浸渍料；
步骤三：将来自于实施例1中的改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料。
实施例6：
本实施例为一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：按照重量份称取环氧树脂E-51和来自于实施例4中的耐高温环氧树脂按照质量比10：5混合而成的环氧树脂组合物60份、三乙烯四胺固化剂50份以及三乙醇胺促进剂5份，备用；
步骤二：将环氧树脂组合物、三乙烯四胺固化剂以及三乙醇胺促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中，在温度为55℃的条件下真空脱气5h，得到浸渍料；
步骤三：将来自于实施例2中的改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料。
对比例1：
对比例1与实施例6的不同之处在于，不添加耐高温环氧树脂和使用碳纤维代替改性碳纤维。
对比例2：
对比例2与实施例6的不同之处在于，不添加耐高温环氧树脂。
对比例3：
对比例3与实施例6的不同之处在于，使用碳纤维代替改性碳纤维。
将实施例5-6以及对比例1-3的碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的性能进行检测，检测结果如下表所示：
Figure BDA0003997704760000141
Figure BDA0003997704760000151
参阅上表数据，根据实施例6与对比例1-3比较，可以得知使用改性碳纤维较碳纤维具体更佳的力学性能，而添加耐高温环氧树脂不仅能够明显提升耐高温预浸料的耐高温性能，还能进一步的提升其力学性能，而在改性碳纤维、耐高温环氧树脂的协同作用下耐高温预浸料表现出良好的力学性能以及耐高温性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：按照重量份称取环氧树脂组合物50-60份、固化剂40-50份以及促进剂1-5份，备用；
步骤二：将环氧树脂组合物、固化剂以及促进剂加入混合机中混合均匀，之后放置于真空干燥箱中，在温度为50-55℃的条件下真空脱气3-5h，得到浸渍料；
步骤三：将改性碳纤维编织成碳纤维布，之后将碳纤维布置于浸渍料中充分浸渍，之后放置于炼胶机辊筒上进行挤压，除去多余浸渍料和起泡，之后冷冻保存，得到该碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂组合物为环氧树脂E-51和耐高温环氧树脂按照质量比10：1-5，所述固化剂为甲基四氢邻苯二甲酸酐、三乙烯四胺中的一种，所述促进剂为2，4，6-三(二甲胺基甲基)苯酚、三乙醇胺中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，所述改性碳纤维由以下步骤制备得到：
步骤A1：将碳纤维、丙酮加入至三口烧瓶中搅拌洗涤，洗涤结束后冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到预处理碳纤维；
步骤A2：将四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后静置，得到改性液；
步骤A3：将预处理碳纤维、改性液加入至三口烧瓶中搅拌反应，之后静置、真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到改性碳纤维。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，步骤A1中的所述碳纤维、丙酮的用量比为10g：80-100mL，所述碳纤维的型号为T300B；步骤A2中的所述四乙氧基硅烷、硅烷偶联剂、对甲苯磺酸以及无水乙醇的用量比为5-6g：1g：50-60mL：0.05-0.1g；步骤A3中的所述预处理碳纤维、改性液的用量比为1g：10-20mL。
5.根据权利要求2所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，所述耐高温环氧树脂由以下步骤制备得到：
步骤B1：将对硝基苯胺、氢溴酸溶液以及硫酸溶液加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入氯酸钾溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后真空抽滤，将滤饼洗涤、干燥，得到中间体1；
步骤B2：将双酚A、中间体1、二氧六环以及甲醛溶液加入至三口烧瓶中搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后旋转蒸发，得到中间体2；
步骤B3：将中间体2、四氢呋喃加入至三口烧瓶中，边搅拌边逐滴加入正丁基锂溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物加入至饱和氯化铵溶液中，之后萃取，合并萃取液并用无水硫酸镁干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发，得到中间体3；
步骤B4：将中间体3、无水乙醇以及10％钯碳加入至四口烧瓶中搅拌反应，之后边搅拌边逐滴加入水合肼溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物趁热真空抽滤，将滤液加入至冰水中，析出沉淀，之后真空抽滤，将滤饼干燥，得到中间体4；
步骤B5：将中间体4、环氧氯丙烷以及苄基三乙基氯化铵加入至四口烧瓶中搅拌反应，之后边搅拌边逐滴加入氢氧化钠溶液，滴加完毕后继续搅拌反应，反应结束后将反应产物冷却至室温，之后静置分层，将有机相洗涤、干燥，之后真空抽滤，将滤液旋转蒸发、干燥，得到耐高温环氧树脂。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，步骤B1中的所述对硝基苯胺、氢溴酸溶液、硫酸溶液以及氯酸钾溶液的用量比0.1mol：100-110g：40-45g：30-35g，所述氢溴酸溶液的质量分数为18％，所述硫酸溶液的质量分数为50％，所述氯酸钾溶液的质量分数为30％；步骤B2中的所述双酚A、中间体1、二氧六环以及甲醛溶液的用量比为10mmol：22-25mmol：50-60mL：3.5-4.0mL，所述甲醛溶液的质量分数为37％。
7.根据权利要求5所述的一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法，其特征在于，步骤B3中的所述中间体2、四氢呋喃、正丁基锂溶液以及三苯基氯硅烷的用量比为10mmol：30-40mL：45-50mL：45-50mmol，所述正丁基锂溶液为正丁基锂溶解于四氢呋喃所形成的摩尔浓度为2.5mol/L的溶液；步骤B4中的所述中间体3、无水乙醇、10％钯碳以及水合肼溶液的用量比为0.1mol：120-150mL：1.0-1.5g：24-28mL，所述水合肼溶液的质量分数为80％；步骤B5中的所述中间体4、环氧氯丙烷、苄基三乙基氯化铵以及氢氧化钠溶液的用量比为10g：50-60g：0.01-0.03g：50-60mL，所述氢氧化钠溶液的质量分数为25-30％。
8.一种碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料，其特征在于，所述碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料根据权利要求1-7任意一项所述的碳纤维复合材料生产用耐高温预浸料的制备方法制备得到。
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