[发明专利]适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用，所述制备方法包括以下步骤：(1)选料阶段：选取环氧树脂改性物、固化剂、以及增韧剂；(2)化学反应阶段：将环氧树脂改性物与所述固化剂于预先发生反应，形成预反应产物，然后将所述预反应产物再与所述增韧剂反应形成化学预聚产物；(3)将化学预聚产物中再加入化学当量配比的固化剂，制备出适合熔融法预浸料生产的自粘性预浸料；该制备方法能够减少或避免使用价格高且与树脂基体相容性不好的增韧剂，通过原组分内预聚形成新型的高分子量环氧，增加了与树脂体系的相容性，提高材料状态的稳定性。

技术领域

本发明是关于碳纤维复合材料领域，特别是关于一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用。

背景技术

环氧树脂基复合材料具有优异的力学性能、湿热性能、耐化学性、疲劳性和工艺性而在复合材料领域得到广泛应用。在工业以及航空领域经常会进行蜂窝夹层结构的粘接，为了确保复合材料与蜂窝结构的粘接强度，通常会在蜂窝上贴一层与预浸料树脂匹配的胶膜，在固化的过程胶膜特殊的可控的流动性，在蜂窝结构中形成“胶瘤”，该结构起到载荷传递的桥梁。但是胶膜的引入增加了复合材料重量以及成本，对减轻要求急迫的航空、航天、轨道交通领域带来了不利的影响。

为了解决以上问题，国内外积极开发一种自粘性预浸料，如乌云其其格的发表的“一种自粘性预浸料用高温固化环氧树脂的研究”，其内提及了通过调节控制树脂的流动性以及反应活性，制备一种适合蜂窝粘接自粘性预浸料。但是由于通常采用热塑性增韧剂来增加胶膜的成膜性和强度，造成了预浸料粘性不高的缺点，为了确保预浸料与蜂窝的粘接质量，通常在热压罐固化。目前能耗效率意识增强，非热压罐成型(out of autoclaveprocess,OoA)是一项突破性的新技术，相对与热压罐成型，具有设备投入少、运行能耗低、固化尺寸灵活的优点，但是目前适合OoA成型工艺自粘性预浸料鲜见报道，公开的研究资料也不多。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法及应用，其能够减少或避免使用价格高且与树脂基体相容性不好的增韧剂，通过原组分内预聚形成新型的高分子量环氧，增加了与树脂体系的相容性，提高材料状态的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种适合非热压罐成型工艺的自粘性预浸料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：(1)选料阶段：树脂配方：选取带有双官能团环氧、三官能团环氧、四官能团环氧以及多官能团环氧的环氧树脂改性物中的至少一种；其中，所述双官能团环氧的环氧树脂改性物包括E51，所述三官能团环氧的环氧树脂改性物包括AFG-90和TDE-85，所述四官能团环氧的环氧树脂改性物包括AG-80，所述多官能团酚醛环氧的环氧树脂改性物包括EPALLOY8350；固化剂选用芳香胺类、咪唑、及叔胺类中的至少一种；增韧剂选用液体橡胶，所述液体橡胶表面富于氨基、羟基、异氰酸酯基、和环氧活性基团；(2)化学反应阶段：将树脂配方中按质量百分比计算的20％-100％的环氧树脂改性物与所述固化剂于60℃-130℃下预先发生反应，形成一定大分子量的环氧树脂，即预反应产物，然后将所述预反应产物再与所述增韧剂于60℃-130℃反应形成化学预聚产物；以及(3)将步骤(2)化学反应阶段得到的化学预聚产物中再加入化学当量配比的固化剂，制备出适合熔融法预浸料生产的自粘性预浸料；其中，在化学反应阶段，所述环氧树脂改性物与所述固化剂的化学当量比为100：(3-10)；所述增韧剂占最终制备出的自粘性预浸料质量的10％-30％。

在一优选的实施方式中，所述环氧树脂改性物选用固体和液体类型的环氧树脂改性物混合使用。

在一优选的实施方式中，所述固化剂选用常温液体类型的固化剂或加热能够在环氧树脂体系液化类型的固化剂。