[发明专利]一种耐烧蚀苯并噁嗪预浸料、复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种耐烧蚀苯并噁嗪预浸料、复合材料及其制备方法，解决了目前无机粉体在苯并噁嗪树脂预浸料中添加量不足，以及无机粉体加入恶化预浸胶液工艺性和制品力学强度等问题。本发明按一定顺序将60～80重量份苯并噁嗪树脂单体、10～20重量份热固性树脂、5～20重量份的无机粉体、0.1～2份的促进剂均匀混合，聚合单体在无机粉体粒子表面原位聚合，极大的提高了无机粉体的加入量和稳定性，同时促进剂的加入缩短了预聚时间和制品固化温度，最终制备了一种工艺优良、无溶剂挥发、高无机粉体添加量的热熔法苯并噁嗪预浸料，其制备的复合材料具有优良的耐烧蚀性及力学性能，能够用于制备结构‑烧蚀一体化复合材料。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种耐烧蚀苯并噁嗪预浸料、复合材料及其制备方法。

背景技术

苯并噁嗪树脂是在传统的酚醛树脂的基础上新兴的一种热固性树脂，它是由酚类化合物、胺类化合物、甲醛或聚甲醛在加热条件下脱水缩合制得。苯并噁嗪树脂在加热或者催化剂条件下发生开环聚合反应，固化过程无小分子放出，固化后尺寸收缩率为零，形成结构类似于酚醛树脂的聚合物。美中不足的是，大部分苯并噁嗪树脂中苯环含量低于酚醛树脂，导致耐烧蚀性略逊色于酚醛树脂。在航空航天发动机的耐烧蚀材料领域，苯并噁嗪树脂应用远不如酚醛树脂广泛。

为提高苯并噁嗪复合材料的耐烧蚀性，向树脂基体中添加无机粉体填料是一种有效的方法。一种方法是向树脂体系中直接混合微纳米填料，如中国专利CN 105331053A披露了一种无卤树脂组合物、预浸料及层压板的制备方法，通过将环氧树脂、苯并噁嗪树脂、酚醛固化剂、填料进行共混，制备了一种具有良好性能的树脂基体。然而，这种方法获得的树脂基体粘度不可控，需要溶剂调节粘度才能与纤维进行复合，并需要干燥后才能使用，这限制了其在结构复合材料领域中的应用，目前仅应用于印刷电路板领域。另一种方法是在复合材料层间添加耐烧蚀薄膜，如中国专利CN 104553177A披露了一种应用于碳纤维增强叠层树脂基复合材料后可形成具有层间燃烧阻隔作用的薄膜，薄膜由热塑性增韧剂和纳米粒子组成，通过层间形成连续的燃烧阻隔层并扩散到碳纤维含量高的层内，其协同阻隔作用，因此起到了良好的耐烧蚀效果。然而，这种薄膜应用时必须用热熨斗使其粘贴固定在预浸料表面，增加了工艺的复杂性，而且，为保证层间力学性能，无机纳米粒子含量一般不高于薄膜质量的5％，添加量较低，无法有效的提高复合材料的耐烧蚀性能。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计了一种耐烧蚀苯并噁嗪预浸料、复合材料及其制备方法，不仅能够实现无机粉体填料在苯并噁嗪体系中高比例添加，还能有效控制树脂体系粘度，实现无溶剂的热熔法预浸工艺，酸酐促进剂的引入减少了预聚时间并降低了预浸料固化温度，更突出的是在苯并噁嗪复合材料的耐烧蚀性能显著提高的同时并不引起复合材料力学性能的下降，有利于苯并噁嗪树脂在结构-烧蚀一体化复合材料领域的应用与推广。

本发明采用的技术方案如下：

一种耐烧蚀苯并噁嗪预浸料的制备方法，步骤如下：

步骤一、按比例称取苯并噁嗪组合物各组分，将其中的苯并噁嗪树脂单体和无机粉体加入高速分散釜，加热并高速分散至均匀状态，再加入热固性树脂和促进剂，在搅拌状态下预聚一段时间至合适粘度；

步骤二、用步骤一得到的苯并噁嗪预浸胶制备单层胶膜，将增强纤维材料引入两侧单层树脂胶膜中间，树脂胶膜在预浸机热压辊作用下熔融浸渍增强纤维材料，得到苯并噁嗪预浸料。

优选的，所述步骤一中苯并噁嗪组合物，包括如下重量份的组分(A)至(D)：

(A)苯并噁嗪树脂单体中的一种，重量份为60～80份；

(B)热固性树脂中的一种，重量份为10～20份；

(C)无机粉体，重量份为5～20份；

(D)促进剂，重量份为0.1～2份；