[发明专利]树脂传递模塑用“离位”增韧定型剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制造技术,涉及树脂传递模塑用“离位”增韧定型剂及其制备方法。

背景技术

就先进复合材料复杂结构整体制造技术系统而言，复合材料构件形状精度和尺寸精度的近净型是现代制造技术水平的重要标志，其中的关键技术包含预成型技术和定型剂技术等。采用适合于树脂传递模塑（RTM）工艺的定型材料对干态或蓬松态的织物及其结构能够进行预成型，得到近净型的预成型体，这就是预成型技术（Preforming Technology）。

而用于这种“定型”处理的材料就是定型剂（Tackifier）。显然，定型剂以及定型技术对于成型高质量的RTM制件，特别是大型复杂制件具有非常重要的意义。定型剂的研制能为复合材料低成本制造技术，如RTM、VARTM、RFI、SCRIMP等液态成型技术的研究提供重要的保障。

定型剂定型纤维或织物制备预成型体是20世纪90年代初以来开发的一种新颖、易实施的预成型技术。通过将少量固体树脂均匀分散在纤维或织物表面，加温加压、冷却和脱模工序而获得制品净尺寸预成型体。定型剂预成型在一定程度上克服或弥补了编织预成型技术的不足，对质量要求高，性能稳定，结构复杂的制品尤为重要，尤其适用于制备结构形状复杂的大型制品。在保证产品质量，缩短生产周期及自动化方面具有重要意义，是低成本化的有效途径。

近几年为了进一步迎接先进复合材料高性价比的挑战，RTM技术已应用于航空航天用先进复合材料。这些复合材料要求耐温、高损伤容限和高耐湿热性能，需要专门研究开发相应的定型剂产品。

国外研制的RTM成型先进复合材料预成型体用定型剂有粉末或液体两种。溶液法采用定型剂的溶液来定型织物，但对环境和健康有害，还需要处理溶剂的设备。RTM复合材料用定型剂按化学组分，分为改性环氧类和双马类。改性环氧品种有80～120℃预成型用定型剂，如CYCOM790RTM Preform Binder和180℃预成型用定型剂，如3M的PT500。这些定型剂对玻璃化转变温度、层间剪切强度和弯曲强度/模量几乎没影响，中国专利CN101613950A公开的粉末定型剂只是室温贮存期较长，不发生板结的粉末状定型剂。但上述公开的技术方案均对RTM成型的复合材料的增韧效果不理想，本发明的“离位”增韧定型剂具有定型预成型体和提高复合材料韧性的功能。

发明内容

本发明的目的是提出一种能提高对RTM成型的复合材料增韧效果的树脂传递模塑用“离位”增韧定型剂及其制备方法。

本发明的技术解决方案是:该“离位”增韧定型剂由增韧剂、环氧树脂和固化剂三种组分预聚而成，三种组分的质量份为：环氧树脂：50-70份，增韧剂：20-40份，固化剂：0-40份。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂，或两种环氧树脂的混合物。

所述增韧剂为热塑性树脂，热塑性树脂为聚砜醚、聚砜、聚酰亚胺醚、聚酮醚、聚苯醚、聚芳醚酮和羧基丁腈橡胶中的一种或数种的混合物。

所述固化剂为二氨基二苯基砜（DDS）,二氨基二苯基甲烷（DDM）。

所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂为E-51、E-54、E-44、E-20、E-12。

增韧定型剂分为两种类型制备，其制备步骤为：（1）非反应型定型剂：按比例称取环氧树脂、增韧剂和固化剂，先将环氧树脂和增韧剂在170℃下预聚；预聚的同时，充分搅拌30min，自然降温至室温，即可得到离位增韧定型剂；（2）反应型定型剂：按比例称取环氧树脂、增韧剂和固化剂，先将环氧树脂和增韧剂在170℃下预聚；预聚的同时，充分搅拌30min，自然降温至140℃，加入固化剂，继续搅拌30min，在140℃下预聚，自然降温至室温，即可得到离位增韧定型剂。

本发明具有的优点和有益效果，该定型剂能够在一定温度和压力下预成型，预成型体在常温下保证原来的形状，并具有较长的贮存期。使用方便，离位增韧定型剂用粉末状使用，也可根据需要溶解于合适的溶剂溶液状使用。定型剂与RTM树脂的相容性好，对树脂和复合材料性能的负面影响较小。本发明的“离位”增韧定型剂把“离位”思想应用于定型剂的增韧，从而在定型的同时提高RTM成型复合材料的韧性。

具体实施方式

下面对本发明做进一步详细说明。增韧定型剂由环氧树脂、增韧剂、固化剂预聚而得到。，增韧定型剂分为两种类型，反应型定型剂和非反应型定型剂。