[发明专利]高透明性预浸料用环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明选用聚氨酯改性环氧树脂和有机硅改性环氧树脂作为环氧树脂复合材料的基体树脂，配合相应的活性稀释剂、固化剂等制备得到了高透明性预浸料用环氧树脂复合材料。在聚氨酯改性环氧树脂的制备过程中加入了环状有机硅多官能团环氧化合物提供了轻度交联，以及加入9,10‑二氢‑9‑氧杂‑10‑磷杂菲‑10‑氧化物(DOPO)与双键反应，引入含磷基团，提高了复合材料的透明性和耐热性。同时，基于聚氨酯和有机硅树脂的增韧性能，提高了复合材料的韧性和力学性能，实现了透明性和力学性能的平衡。本发明制备得到的环氧树脂复合材料具有优异的外观、良好的透明性，且在高温下仍然保持了较高的透明性和力学性能，同时，制备工艺简单、条件温和、易于控制，适合大规模工业生产。

技术领域

本发明属于先进复合材料技术领域，特别涉及高透明性预浸料用环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

预浸料是指在特定工艺条件下将树脂基复合材料浸渍纤维形成的片状叠层材料，环氧树脂作为热固性树脂的代表，具有优异的力学、耐腐蚀、粘结能、浸润性以及透明性等性能，经常用作预浸料的树脂基复合材料。

但是，热固性的环氧树脂本身具有一定的缺陷，相较于热塑性树脂材料而言具有低的韧性，固化后脆性高，易断裂导致复合材料的力学性能下降；为了提高环氧树脂的韧性，通常加入增韧剂进行改性，例如：无机粒子、热塑性聚合物、或硅橡胶等，上述方法虽然提高了复合材料的韧性，但是易导致体系的相容性变差，使得复合材料的透明性受到影响，限制了环氧树脂复合材料的应用。

另外，环氧树脂复合材料制备的预浸料在高温环境下工作时，过高的温度易导致环氧树脂交联程度的下降，复合材料的外观变差，发生黄变以及发蒙。因此，在保证预浸料的力学性能、粘结性能的基础上，保持复合材料的透明性，特别是高温下的透明性是目前难以解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明通过对环氧树脂进行改性和复配，且筛选合适的固化体系制备得到了一种高透明性预浸料用环氧树脂复合材料，同时，对其制备方法做出了优化使得环氧树脂复合材料的透明性得到提高，能够适应高温工作环境，以及保持了较高的韧性和力学强度。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案，一种高透明性预浸料用环氧树脂复合材料，包括以下重量份的原料：

聚氨酯改性环氧树脂60-80份，有机硅改性环氧树脂20-40份，活性稀释剂10-20份，硅烷偶联剂2-4份，固化剂5-10份，固化促进剂1-3份，溶剂30-50份，其中，聚氨酯改性环氧树脂和有机硅改性环氧树脂的重量份数之和为100份。

所述聚氨酯改性环氧树脂由以下方法制备得到，所述方法包括以下步骤：

(1)按照(环氧基+羟基)/异氰酸酯的摩尔比为1:1.05-1.1，称取聚醚多元醇、异氰酸酯，以及式(I)的环状有机硅多官能团环氧化合物，经过真空脱水处理后，依次加入反应釜中，升温至90-110℃反应2-4h，得到异氰酸酯封端的聚氨酯预聚物；

(2)按照环氧基/异氰酸酯的摩尔比2.1-2.2:1，向反应釜中继续加入式(II)结构的环氧化合物，加入适量二月桂酸二丁基锡作为催化剂，升温至80-100℃反应3-6h，反应结束后进行真空蒸馏除去低沸物，接着用石油醚沉淀得到中间体聚合物；

(3)将步骤(2)得到的中间体聚合物与9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及二甲苯依次加入反应釜中，中间体聚合物、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)及二甲苯三者的重量比为50:60-80:80-100，搅拌均匀后升温至140-160℃反应8-10h，反应结束后经过真空蒸馏除去低沸物，得到聚氨酯改性环氧树脂，重均分子量为5000-8000。