[发明专利]一种耐高温型改性木质素环氧树脂及其碳纤维复合材料

权利要求书

1.一种改性木质素环氧树脂，所述改性木质素环氧树脂由如下原料制成：木质素环氧树脂90-100份、改性中间体1-10份和催化剂，催化剂用量为反应体系质量的0.1-1％；所述改性中间体是酶解木质素与含Si-O键化合物和/或多元醇磷酸酯熔融混合制备得到；所述的含Si-O键化合物为烷氧基硅烷、硅烷偶联剂中的一种或两种以上的组合，其中，烷氧基硅烷选自甲氧基硅烷、乙氧基硅烷、丙氧基硅烷、丁氧基硅烷中的一种或两种以上的组合；硅烷偶联剂选自乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。

2.根据权利要求1所述的改性木质素环氧树脂，其特征在于，所述改性中间体包括如下质量份数的制备原料：酶解木质素30-50份、含Si-O键化合物15-20份和/或多元醇磷酸酯1-5份、碱催化剂0.1-0.5份；所述碱催化剂选自氢氧化钾、氢氧化钠、甲醇钠中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的改性木质素环氧树脂，其特征在于，所述的含Si-O键化合物为甲氧基三甲基硅烷、三甲基乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。

4.根据权利要求1所述的改性木质素环氧树脂，其特征在于，所述改性中间体的制备原料包括：酶解木质素30-35份、二甲基二乙氧基硅烷17-20份、三元醇聚氧乙烯醚磷酸酯2-3份、碱催化剂0.2-0.35份。

5.一种权利要求1所述的改性木质素环氧树脂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)在惰性气体保护下，向加热装置中投入30-50份酶解木质素，熔融后加入0.1-0.5份碱催化剂，搅拌状态下滴加15-20份含Si-O键化合物和/或1-5份多元醇磷酸酯，100-150℃下搅拌反应1-4小时，萃取，洗涤得到改性中间体；

(2)向加热装置中投入90-100份木质素环氧树脂和1-10份改性中间体，搅拌状态下加热至110-120℃，加入0.1-1.1份催化剂恒温继续反应1.5-2小时，得到改性木质素环氧树脂。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中木质素环氧树脂按照如下方法制备得到：

S1：按一定比例将多元醇单体加入反应容器，再将二元酸酐单体和酶解木质素的混合物在搅拌条件下加入反应容器，以硫酸水溶液为催化剂，在90-140℃下反应1-4小时，直到木质素完全熔解；

S2：在反应容器中继续加入环氧稀释剂，在70-100℃下反应2-4小时，即得木质素环氧树脂。

7.一种碳纤维复合材料，所述复合材料由权利要求1-4任一所述的改性木质素环氧树脂与碳纤维材料交联固化得到，具体的，所述复合材料包括以下质量份数的制备原料：改性木质素环氧树脂15-35份、碳纤维材料30-60份、固化剂10-20份、促进剂0.1-0.2份。

8.一种权利要求7所述的碳纤维复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

(1)将固化剂和促进剂按比例加入到改性木质素环氧树脂中搅拌均匀；

(2)将调配完毕的改性木质素环氧树脂均匀涂覆在碳纤维材料上；

(3)将均匀涂覆的碳纤维材料放入烘箱，设置固化温度为110-150℃，固化2-6小时，得到碳纤维复合材料。

9.一种权利要求7所述的碳纤维复合材料在航空航天、工业设备、运输工具、压力容器、风机叶片、医疗器械、体育用品结构增强材料中的应用。