[发明专利]一种耐高温碳纤维/环氧树脂复合材料及制备方法和用途

权利要求书

1.一种耐高温碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括预浸料的制备 和复合材料的固化成型：

(1)预浸料：

将基体树脂溶解于丁酮中制成树脂溶液，树脂溶液的固含量为30％～70 ％；然后，上述树脂溶液浸渍碳纤维后，采用湿法缠绕的工艺编织成预浸料； 将预浸料置于通风处晾干，以除去预浸料中的丁酮，得到晾干后的预浸料；

所述基体树脂由环氧树脂、固化剂4，4’-二氨基二苯砜和促进剂脂肪胺氢 氟酸盐组成，其中，环氧树脂为100质量份、4，4’-二氨基二苯砜为20～50质 量份、脂肪胺氢氟酸盐为0.5～8质量份；

(2)固化成型：

a.模具内成型：

将步骤(1)晾干后的预浸料按经纬次序交替贴合于模具内；然后将模具 转移至热压机台上，按3～15℃/min的速率将温度升至180℃；于180℃恒 温30～60分钟，恒温固化时，热压机的压力为3～10MPa；结束后除去压力， 将模具的温度降至50℃以下脱模，得到脱模后的复合材料；

b.高温热处理：

将脱模后的复合材料转移至烘箱中进行高温热处理，烘箱的温度为200～ 220℃，热处理的时间为2～8小时，得到耐高温碳纤维/环氧树脂复合材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述脂肪胺氢氟酸盐的制 备方法如下：

(1)将安装有恒压滴液漏斗的聚四氟乙烯三口圆底烧瓶固定在磁力加热 搅拌器中间，烧瓶充高纯氮气30min，然后将0.3～0.7mol无水氢氟酸加入至 烧瓶中，将反应温度控制在-5～0℃之间；

(2)将0.3～0.7mol脂肪胺溶解于200mL四氯化碳中，然后将脂肪胺四 氯化碳溶液转移至恒压滴液漏斗中，30min内缓慢地滴加到圆底烧瓶内，待滴 加结束，迅速撤掉恒压滴液漏斗，用聚四氟乙烯塞密封烧瓶，继续搅拌反应 1～3h，静置分层；

(3)减压蒸馏回收四氯化碳及未反应的单体，得到针状白色晶体，即为 脂肪胺氢氟酸盐。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的脂肪胺 为乙胺、1-丙胺、2-丙胺、正丁胺、叔丁胺和乙二胺中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)预浸料中基 体树脂的质量百分数为30％～50％，碳纤维的质量百分数为50％～70％。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述环氧树脂由缩水甘油 醚型环氧树脂、缩水甘油胺型环氧树脂和酚醛型环氧树脂组成，且该环氧树脂 的软化点在30℃～35℃之间。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述缩水甘油醚型环氧树 脂的质量百分数为10％～70％，所述酚醛型环氧树脂的质量百分数为20％～ 80％，所述缩水甘油胺型环氧树脂的质量百分数为10％～50％。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述缩水甘油醚型环氧树 脂为NPEL-127环氧树脂、NPEL-128环氧树脂、NPEL-134环氧树脂、NPES-901 环氧树脂、NPES-902环氧树脂和NPES-904环氧树脂中的至少一种；

所述酚醛型环氧树脂为ERISYS RF50环氧树脂、ERISYS RN25环氧树脂、 ERISYS RN3650环氧树脂、NPPN-631环氧树脂、NPPN-638S环氧树脂和 NPCN-704环氧树脂中的至少一种；

所述缩水甘油胺型环氧树脂为AG-80环氧树脂和AFG-90环氧树脂中的 至少一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述高温热处理在惰性气 体保护下进行。

9.一种耐高温碳纤维/环氧树脂复合材料，是根据权利要求1～8任一项 所述的方法制备而成。

10.权利要求9所述的耐高温碳纤维/环氧树脂复合材料在汽车、自行车、 飞机中应力杆件的制备，或在管道、储物罐及反应釜的制备中的应用。