專利名稱:一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法
一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于電子材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料 的制備方法。
背景技術(shù):
氰酸酯樹脂(CE)是目前高性能樹脂基復(fù)合材料樹脂基體的一個(gè)研究熱點(diǎn)。氰酸 酯樹脂單體在固化反應(yīng)過(guò)程中,通過(guò)三聚成環(huán)反應(yīng),形成高度交聯(lián)的剛性三嗪環(huán)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 賦予其出色的介電性能、力學(xué)性能和耐濕熱性能等。另外,CE還具有良好的成型工藝性能, 因此特別適用于高頻數(shù)字印刷線路板、高性能透波結(jié)構(gòu)材料及航空航天結(jié)構(gòu)材料。然而,高 度交聯(lián)的三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)使固化樹脂脆性大,影響其性能發(fā)揮和廣泛應(yīng)用。因此,使用中需要對(duì) CE進(jìn)行增韌改性。當(dāng)前改性方法有很多,主要有熱固性樹脂改性、熱塑性樹脂改性、橡膠彈 性體改性、顆粒增強(qiáng)改性和互穿網(wǎng)絡(luò)改性等。
籠形籠型倍半硅氧烷(P0SQ是指所有分子結(jié)構(gòu)為(RSiOv2)n的一類特殊有機(jī)硅 化合物(見(jiàn)圖1),具有八聚體結(jié)構(gòu)T8是其中最重要的一種。POSS分子結(jié)構(gòu)中的硅氧骨架 賦予其高的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性及優(yōu)良的介電性能,而外圍的有機(jī)基團(tuán)R可以增強(qiáng)與其它 基體的相容性。將其引入到高分子基體中,可以形成性能優(yōu)異的分子級(jí)有機(jī)無(wú)機(jī)雜化材料, 因此POSS作為高分子材料改性劑越來(lái)越受到人們的關(guān)注。POSS因外圍有機(jī)基團(tuán)R的不同 而異,近年來(lái)已經(jīng)合成出了多種不同POSS單體,并已引入到不同樹脂基體中,如環(huán)氧樹脂、 聚氨酯和聚烯烴等。
高模量(模量為300GPa 500GPa)碳纖維/氰酸酯樹脂復(fù)合材料和超高模量(模 量為500GPa以上)碳纖維/氰酸酯樹脂復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高耐熱性、耐濕熱性和尺寸 穩(wěn)定性,可以用于人造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)材料,因此多個(gè)國(guó)家正在致力于這方面的研究。然而,碳 纖維/氰酸酯樹脂復(fù)合材料應(yīng)用中常常存在層間剪切強(qiáng)度不足的問(wèn)題。這是由于高模量碳 纖維和超高模量碳纖維表面十分光滑,如果不進(jìn)行適當(dāng)處理增加其與樹脂基體間的粘接力 會(huì)影響高模量碳纖維/氰酸酯樹脂復(fù)合材料和超高模量碳纖維/氰酸酯樹脂復(fù)合材料的應(yīng) 用性能。碳纖維的表面處理方法有強(qiáng)酸處理法、等離子處理法和涂層法等。這些方法均存 在工藝復(fù)雜、一定程度上對(duì)碳纖維有損傷等缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種制備流程簡(jiǎn) 單,適合工業(yè)化生產(chǎn)的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法。本發(fā)明制備的碳纖 維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,同時(shí)擁有出色的耐熱性、耐濕熱 性和耐空間輻射性。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,該方法包括以下步驟
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入籠型倍半硅氧烷,在溫度為80°C 150°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌IOmin 30min,得到雜化樹脂;所述籠型倍半硅氧 烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為1 20 100 ;
(2)將步驟(1)中所述雜化樹脂與環(huán)氧樹脂混合后在溫度為90°C 150°C的條件 下攪拌Ih 證,冷卻至室溫得到改性氰酸酯樹脂;所述環(huán)氧樹脂與步驟(1)中所述氰酸酯 樹脂的質(zhì)量比為1 20 100 ;
(3)將步驟(2)中所述改性氰酸酯樹脂與酮按1 1 5的質(zhì)量比混合均勻,得到 改性氰酸酯樹脂膠液;
(4)將步驟(3)中所述改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂刷于碳纖維布的表面,然后在 100°C 120°C條件下通風(fēng)干燥IOmin 50min,得到碳纖維織物預(yù)浸料,或利用排布機(jī)將步 驟(3)中所述改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂覆于連續(xù)碳纖維的表面,然后在100°C 120°C條 件下通風(fēng)干燥IOmin 50min,得到單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料;所述碳纖維布為高模量碳纖維 布或超高模量碳纖維布,所述連續(xù)碳纖維為高模量連續(xù)碳纖維或超高模量連續(xù)碳纖維;
(5)將步驟中所述碳纖維織物預(yù)浸料或步驟中所述單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸 料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于平板熱壓機(jī)上壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中進(jìn) 行后固化,冷卻后即得到碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料。
上述步驟(1)中所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán)戊二烯型氰酸 酯樹脂。
上述步驟(1)中所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅 氧烷、苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種。
上述步驟O)中所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂。
上述步驟(3)中所述酮為丙酮和/或丁酮。
上述步驟(4)中所述碳纖維布的質(zhì)量為碳纖維織物預(yù)浸料質(zhì)量的60% 85%,步 驟中所述連續(xù)碳纖維的質(zhì)量為單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料質(zhì)量的60% 85%。
上述步驟(5)中所述疊加的層數(shù)為8層 20層。
上述步驟(5)中所述壓制固化的制度為在150°C條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓 壓力為IMI^a 2MPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固化在溫度為160°C條件下固化 池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在溫度為220°C條件下固化池。
上述步驟(5)中所述后固化的溫度為230°C,后固化的時(shí)間為證。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明制備流程簡(jiǎn)單,適合工業(yè)化生產(chǎn)。
(2)采用本發(fā)明制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性 能,同時(shí)擁有出色的耐熱性、耐濕熱性和耐空間輻射。制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合 材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMPa 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯 樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí)水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
(3)采用本發(fā)明制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料可用于高性能航空航天 結(jié)構(gòu)材料以及某些極端苛刻條件下的結(jié)構(gòu)材料等。
圖1為八聚體結(jié)構(gòu)籠形倍半硅氧烷(POSS)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
實(shí)施例1
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入具有八聚體結(jié)構(gòu)的籠型倍半硅氧烷, 在溫度為80°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌lOmin,得到雜化樹脂,所述籠型倍半硅氧 烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為1 100,所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán)戊 二烯型氰酸酯樹脂,所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧烷、 苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種;
(2)將雜化樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂混合后在溫度為90°C的條件下攪拌證,冷卻 至室溫得到改性氰酸酯樹脂,所述雙酚A型環(huán)氧樹脂與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為10 100;
C3)將改性氰酸酯樹脂與酮按1 1的質(zhì)量比混合均勻,得到改性氰酸酯樹脂膠 液,所述酮為丙酮和/或丁酮;
(4)利用排布機(jī)將改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂覆于連續(xù)碳纖維表面,然后在溫度 為100°c的條件下通風(fēng)干燥50min,得到單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料,所述連續(xù)碳纖維的質(zhì)量為 單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料質(zhì)量的60% ;
(5)將單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于平板 熱壓機(jī)上進(jìn)行壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中在溫度為230°C的條件下后固化證,冷卻后即得到 碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,所述疊加的層數(shù)為8層,所述壓制固化的制度為在 150°C條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為1. 5MPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固 化在溫度為160°C條件下固化池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在 溫度為220°C條件下固化2h。
本實(shí)施例制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMI^ 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí) 水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
實(shí)施例2
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入具有八聚體結(jié)構(gòu)的籠型倍半硅氧烷, 在溫度為150°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌20min,得到雜化樹脂,所述籠型倍半硅氧 烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為20 100,所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán) 戊二烯型氰酸酯樹脂,所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧 烷、苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種;
(2)將雜化樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂混合后在溫度為150°C的條件下攪拌lh,冷卻 至室溫得到改性氰酸酯樹脂,所述雙酚A型環(huán)氧樹脂與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為1 100;
C3)將改性氰酸酯樹脂與酮按1 5的質(zhì)量比混合均勻,得到改性氰酸酯樹脂膠 液,所述酮為丙酮和/或丁酮;
(4)將改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂刷于碳纖維布上,然后在溫度為110°C條件下 通風(fēng)干燥30min,得到碳纖維織物預(yù)浸料,所述碳纖維布的質(zhì)量為碳纖維織物預(yù)浸料質(zhì)量的 85% ;
(5)將碳纖維織物預(yù)浸料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于平板熱壓 機(jī)上進(jìn)行壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中在溫度為230°C的條件下后固化證,冷卻后即得到碳纖 維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,所述疊加的層數(shù)為20層,所述壓制固化的制度為在150°C 條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為IMPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固化在溫 度為160°C條件下固化池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在溫度為 220°C條件下固化2h。
本實(shí)施例制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMPa 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí) 水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
實(shí)施例3
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入具有八聚體結(jié)構(gòu)的籠型倍半硅氧烷, 在溫度為115°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌30min,得到雜化樹脂,所述籠型倍半硅氧 烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為10 100,所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán) 戊二烯型氰酸酯樹脂,所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧 烷、苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種;
(2)將雜化樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂混合后在溫度為120°C的條件下攪拌池,冷卻 至室溫得到改性氰酸酯樹脂,所述雙酚A型環(huán)氧樹脂與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為20 100;
(3)將改性氰酸酯樹脂與酮按1 3的質(zhì)量比混合均勻,得到改性氰酸酯樹脂膠 液,所述酮為丙酮和/或丁酮;
(4)將改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂刷于碳纖維布上,然后在溫度為120°C條件下 通風(fēng)干燥lOmin,得到碳纖維織物預(yù)浸料,所述碳纖維布的質(zhì)量為碳纖維織物預(yù)浸料質(zhì)量 的 72% ;
(5)將碳纖維織物預(yù)浸料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于平板熱壓 機(jī)上進(jìn)行壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中在溫度為230°C的條件下后固化證,冷卻后即得到碳纖 維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,所述疊加的層數(shù)為14層,所述壓制固化的制度為在150°C 條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為1.5MPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固化在 溫度為160°C條件下固化池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在溫度 為220°C條件下固化2h。
本實(shí)施例制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMPa 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí) 水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
實(shí)施例4
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入具有八聚體結(jié)構(gòu)的籠型倍半硅氧烷, 在溫度為80°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌30min,得到雜化樹脂,所述籠型倍半硅氧 烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為1 100,所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán)戊 二烯型氰酸酯樹脂,所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧烷、 苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種;
(2)將雜化樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂混合后在溫度為90°C的條件下攪拌證,冷卻 至室溫得到改性氰酸酯樹脂,所述雙酚A型環(huán)氧樹脂與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為10 100;
(3)將改性氰酸酯樹脂與酮按1 1的質(zhì)量比混合均勻,得到改性氰酸酯樹脂膠 液,所述酮為丙酮和/或丁酮;
(4)將步驟(3)中所述改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂刷于碳纖維布上,然后在溫度 為10(TC條件下通風(fēng)干燥50min,得到碳纖維織物預(yù)浸料,所述碳纖維布的質(zhì)量為碳纖維織 物預(yù)浸料質(zhì)量的60% ;
(5)將步驟中所述碳纖維織物預(yù)浸料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一 起置于平板熱壓機(jī)上進(jìn)行壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中在溫度為230°C的條件下后固化證,冷 卻后即得到碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,所述疊加的層數(shù)為10層,所述壓制固化的 制度為在150°C條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為2MPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化, 第一步固化在溫度為160°C條件下固化池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三 步固化在溫度為220°C條件下固化池。
本實(shí)施例制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMPa 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí) 水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
實(shí)施例5
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入具有八聚體結(jié)構(gòu)的籠型倍半硅氧烷, 在溫度為150°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌lOmin,得到雜化樹脂,所述籠型倍半硅氧 烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為20 100,所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán) 戊二烯型氰酸酯樹脂,所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧 烷、苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種;
(2)將雜化樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂混合后在溫度為120°C的條件下攪拌池,冷卻 至室溫得到改性氰酸酯樹脂,所述雙酚A型環(huán)氧樹脂與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為15 100;
C3)將改性氰酸酯樹脂與酮按1 5的質(zhì)量比混合均勻,得到改性氰酸酯樹脂膠 液,所述酮為丙酮和/或丁酮;
(4)利用排布機(jī)將改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂覆于連續(xù)碳纖維表面,然后在溫度 為120°C的條件下通風(fēng)干燥20min,得到單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料,所述連續(xù)碳纖維的質(zhì)量為 單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料質(zhì)量的85% ;
(5)將單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于平板 熱壓機(jī)上進(jìn)行壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中在溫度為230°C的條件下后固化證,冷卻后即得到 碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,所述疊加的層數(shù)為8層,所述壓制固化的制度為在 150°C條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為IMPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固化 在溫度為160°C條件下固化池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在溫 度為220°C條件下固化濁。
本實(shí)施例制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMPa 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí) 水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
實(shí)施例6
(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入具有八聚體結(jié)構(gòu)的籠型倍半硅氧烷, 在溫度為115°C的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌lOmin,得到雜化樹脂,所述籠型倍半硅氧烷與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為10 100,所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán) 戊二烯型氰酸酯樹脂,所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧 烷、苯基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種;
(2)將雜化樹脂與雙酚A型環(huán)氧樹脂混合后在溫度為150°C的條件下攪拌lh,冷卻 至室溫得到改性氰酸酯樹脂,所述雙酚A型環(huán)氧樹脂與氰酸酯樹脂的質(zhì)量比為1 100;
C3)將改性氰酸酯樹脂與酮按1 3的質(zhì)量比混合均勻,得到改性氰酸酯樹脂膠 液,所述酮為丙酮和/或丁酮;
(4)利用排布機(jī)將改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂覆于連續(xù)碳纖維表面,然后在溫度 為110°c的條件下通風(fēng)干燥30min,得到單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料,所述連續(xù)碳纖維的質(zhì)量為 單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料質(zhì)量的72% ;
(5)將單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料切割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于平板 熱壓機(jī)上進(jìn)行壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中在溫度為230°C的條件下后固化證,冷卻后即得到 碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料,所述疊加的層數(shù)為20層,所述壓制固化的制度為在 150°C條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為2MPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固化 在溫度為160°C條件下固化池,第二步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在 溫度為220°C條件下固化2h。
本實(shí)施例制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為SOOMPa 900MPa,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為270°C 290°C,碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料經(jīng)100小時(shí) 水煮試驗(yàn)后吸水率為0. 7% 1%。
權(quán)利要求
1.一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征在于,該方法包括以下 步驟(1)將氰酸酯樹脂加熱至完全融化,然后加入籠型倍半硅氧烷,在溫度為80°c 150°C 的條件下用高速均質(zhì)攪拌機(jī)攪拌IOmin 30min,得到雜化樹脂;所述籠型倍半硅氧烷與氰 酸酯樹脂的質(zhì)量比為1 20 100 ;(2)將步驟(1)中所述雜化樹脂與環(huán)氧樹脂混合后在溫度為90°C 150°C的條件下攪 拌Ih 證,冷卻至室溫得到改性氰酸酯樹脂;所述環(huán)氧樹脂與步驟(1)中所述氰酸酯樹脂 的質(zhì)量比為1 20 100 ;(3)將步驟( 中所述改性氰酸酯樹脂與酮按1 1 5的質(zhì)量比混合均勻,得到改性 氰酸酯樹脂膠液;(4)將步驟(3)中所述改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂刷于碳纖維布的表面,然后在 100°C 120°C條件下通風(fēng)干燥IOmin 50min,得到碳纖維織物預(yù)浸料,或利用排布機(jī)將步 驟(3)中所述改性氰酸酯樹脂膠液均勻涂覆于連續(xù)碳纖維的表面,然后在100°C 120°C條 件下通風(fēng)干燥IOmin 50min,得到單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料;所述碳纖維布為高模量碳纖維 布或超高模量碳纖維布,所述連續(xù)碳纖維為高模量連續(xù)碳纖維或超高模量連續(xù)碳纖維;(5)將步驟中所述碳纖維織物預(yù)浸料或步驟中所述單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料切 割成所需尺寸,然后整齊地疊加在一起置于在平板熱壓機(jī)上壓制固化,再轉(zhuǎn)入烘箱中進(jìn)行 后固化,冷卻后即得到碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟(1)中所述氰酸酯樹脂為雙酚A型氰酸酯樹脂和/或雙環(huán)戊二烯型氰酸酯樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟(1)中所述籠型倍半硅氧烷為甲基籠型倍半硅氧烷、環(huán)己基籠型倍半硅氧烷、苯 基籠型倍半硅氧烷和氨基籠型倍半硅氧烷中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟O)中所述環(huán)氧樹脂為雙酚A型環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟(3)中所述酮為丙酮和/或丁酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟中所述碳纖維布的質(zhì)量為碳纖維織物預(yù)浸料質(zhì)量的60% 85%,步驟(4) 中所述連續(xù)碳纖維的質(zhì)量為單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料質(zhì)量的60% 85%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟(5)中所述疊加的層數(shù)為8層 20層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟(5)中所述壓制固化的制度為在150°C條件下預(yù)固化Ih后加壓,加壓壓力為 IMPa 2MPa,然后保壓升溫進(jìn)行三步固化,第一步固化在溫度為160°C條件下固化池,第二 步固化在溫度為190°C條件下固化池,第三步固化在溫度為220°C條件下固化池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,其特征 在于,步驟(5)中所述后固化的溫度為230°C,后固化的時(shí)間為證。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備方法,包括以下步驟一、制備雜化樹脂;二、制備改性氰酸酯樹脂;三、改性氰酸酯樹脂與酮混合制備改性氰酸酯樹脂膠液;四、制備碳纖維織物預(yù)浸料或單向連續(xù)碳纖維預(yù)浸料;五、壓制固化。本發(fā)明制備流程簡(jiǎn)單,適合工業(yè)化生產(chǎn)。采用本發(fā)明制備的碳纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合力學(xué)性能,同時(shí)擁有出色的耐熱性、耐濕熱性和耐空間輻射性,可用于高性能航空航天結(jié)構(gòu)材料以及某些極端苛刻條件下的結(jié)構(gòu)材料。
文檔編號(hào)C08J5/06GK102030985SQ20101050022
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者張?jiān)銎? 裴建中, 陳拴發(fā) 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)