一种环氧树脂组合物和环氧树脂混合物及其制备方法以及环氧树脂预浸料和复合材料转让专利

申请号 : CN201611264523.2

文献号 : CN108264727B

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发明人 : 周维段平平阳贻校

申请人 : 比亚迪股份有限公司

摘要 :

本发明涉及复合材料领域,具体地,涉及一种环氧树脂组合物及环氧树脂混合物和其制备方法以及环氧树脂预浸料和复合材料。所述环氧树脂组合物包括环氧树脂体系和任选的辅料,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13‑20重量份的双酚A型液体环氧树脂、12‑35重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、25‑52重量份的酚醛环氧树脂、4‑10重量份的固化剂以及4‑10重量份的促进剂。本发明能够在不破坏所得复合材料的力学性能的条件下,可以实现高温快速固化,进而显著提高复合材料的生产效率。

权利要求 :

1.一种环氧树脂组合物,其特征在于,该环氧树脂组合物包括环氧树脂体系和任选的辅料,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13-20重量份的双酚A型液体环氧树脂、12-35重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、25-52重量份的酚醛环氧树脂、4-10重量份的固化剂以及4-10重量份的促进剂,其中,所述双酚A型半固体和/或固体环氧树脂与所述酚醛环氧树脂的重量比为0.5-0.8:1;

所述双酚A型液体环氧树脂和所述双酚A型半固体和/或固体环氧树脂的重量和与所述酚醛环氧树脂的重量比为0.8-1.5:1。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其中,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13-20重量份的双酚A型液体环氧树脂、15-35重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、30-48重量份的酚醛环氧树脂、5-9重量份的固化剂以及4-8重量份的促进剂。

3.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物,其中,所述环氧树脂体系中同时包括双酚A型半固体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂,且双酚A型半固体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂的重量比为1:1-3。

4.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物,其中,所述固化剂为双氰胺类固化剂,且粒径满足D98≤10μm。

5.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物,其中,所述促进剂为有机脲促进剂,且粒径满足D98≤50μm。

6.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物,其中,所述促进剂为选自3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、苯基二甲脲和2,4-甲苯双(二甲脲)中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的环氧树脂组合物,其中,所述辅料包括阻燃功能填料,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,所述阻燃功能填料的含量为70-110重量份。

8.根据权利要求1或7所述的环氧树脂组合物,其中,所述辅料包括内脱模剂,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,所述内脱模剂的含量为4-10重量份。

9.根据权利要求1或2所述的环氧树脂组合物,其中,所述环氧树脂组合物中包括混合前相互独立保存的组分A、组分B和任选的组分C,所述组分A中包括所述双酚A型液体环氧树脂、固化剂和促进剂,所述组分B中包括所述双酚A型半固体和/或固体环氧树脂和酚醛环氧树脂,所述组分C中包括所述辅料。

10.一种环氧树脂混合物的制备方法,其特征在于,所述环氧树脂混合物以权利要求1-

9中任意一项所述的环氧树脂组合物为原料制备得到,所述制备方法包括以下步骤:(1)将双酚A型液体环氧树脂、固化剂和促进剂进行研磨得到研磨料;

(2)将双酚A型半固体和/或固体环氧树脂和酚醛环氧树脂熔融,然后任选的加入辅料,得到熔融料;

(3)将步骤(2)所得熔融料与步骤(1)所得研磨料在55-80℃下搅拌混合。

11.根据权利要求10所述的制备方法,其中,在步骤(2)中,熔融的温度为80-100℃。

12.根据权利要求10所述的制备方法,其中,在所述步骤(3)中,通过水浴控温。

13.根据权利要求10所述的制备方法,其中,在所述步骤(3)中,搅拌时间为20-50分钟。

14.根据权利要求10-13中任意一项所述的方法制备得到的环氧树脂混合物,该环氧树脂混合物的在70℃下的粘度为10000-60000cP。

15.一种环氧树脂预浸料,其特征在于,该环氧树脂预浸料通过将环氧树脂混合物浸渍增强体得到,所述环氧树脂混合物为权利要求14所述的环氧树脂混合物。

16.一种复合材料,其特征在于,该复合材料通过将权利要求15所述的环氧树脂预浸料固化得到。

说明书 :

一种环氧树脂组合物和环氧树脂混合物及其制备方法以及环

氧树脂预浸料和复合材料

技术领域

[0001] 本发明涉及复合材料领域,具体地,涉及一种环氧树脂组合物和环氧树脂混合物及其制备方法以及环氧树脂预浸料和复合材料。

背景技术

[0002] 通过环氧树脂预浸料得到的复合材料已经逐渐在交通、能源、航空航天、电子等领域越来越受到重视,并逐渐成为最受关注的新材料之一。
[0003] 目前,环氧树脂预浸料的固化温度较多的是中温固化。如果是采用模压工艺,当固化温度较高(150℃)时,由于环氧树脂固化物的玻璃化转变温度Tg一般略高于100℃,制品往往发软。因此模压工艺采用的树脂体系不同于预浸料袋压工艺。而且模压时要求树脂在升温过程中具有好的流动性,这就要求树脂在不同的温度下具有相适宜的粘度。另外,目前报道的中温固化模压工艺需要较长的固化时间,一般不低于30分钟,甚至需要200分钟以上),这对于工业生产来说,效率并不令人满意。

发明内容

[0004] 本发明的目的是克服现有技术的上述问题,提供一种环氧树脂组合物和环氧树脂混合物及其制备方法以及环氧树脂预浸料和复合材料,以在提高生产效率的同时保持所得复合材料的力学性能。
[0005] 为此,根据本发明的第一方面,提供了一种环氧树脂组合物,其中,该环氧树脂组合物包括环氧树脂体系和任选的辅料,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13-20重量份的双酚A型液体环氧树脂、12-35重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、25-52重量份的酚醛环氧树脂、4-10重量份的固化剂以及4-10重量份的促进剂。
[0006] 根据本发明的第二方面,提供了一种环氧树脂混合物的制备方法,其中,所述环氧树脂混合物以本发明的环氧树脂组合物为原料制备得到,所述制备方法包括以下步骤:
[0007] (1)将双酚A型液体环氧树脂、固化剂和促进剂进行研磨得到研磨料;
[0008] (2)将双酚A型半固体和/或固体环氧树脂和酚醛环氧树脂熔融,然后任选的加入辅料,得到熔岩料;
[0009] (3)将步骤(2)所得熔岩料与步骤(1)所得研磨料在55-80℃下搅拌混合。
[0010] 根据本发明的第三方面,提供了一种根据本发明第二方面的方法制备得到的环氧树脂混合物。
[0011] 根据本发明的第四方面,提供了一种环氧树脂预浸料,其中,该环氧树脂预浸料通过将环氧树脂混合物浸渍增强体得到,所述环氧树脂混合物为本发明第三方面的环氧树脂混合物。
[0012] 根据本发明的第五方面,提供了一种复合材料,其中,该复合材料通过将本发明第四方面的环氧树脂预浸料固化得到。
[0013] 应用本发明上述技术方案,通过将双酚A型液体环氧树脂、双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、以及酚醛环氧树脂与固化剂和促进剂按照特定比例协同使用制备的环氧树脂预浸料能够在不破坏所得复合材料的力学性能的条件下,实现高温快速固化(在140℃以上的高温温度下固化3-5分钟),进而显著提高复合材料的生产效率。
[0014] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

[0015] 以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0016] 在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0017] 根据本发明的第一方面,提供了一种环氧树脂组合物,其中,该环氧树脂组合物包括环氧树脂体系和任选的辅料,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13-20重量份的双酚A型液体环氧树脂、12-35重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、25-52重量份的酚醛环氧树脂、4-10重量份的固化剂以及4-10重量份的促进剂。
[0018] 根据本发明的环氧树脂组合物,优选以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13-20重量份的双酚A型液体环氧树脂、15-35重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、30-48重量份的酚醛环氧树脂、5-9重量份的固化剂以及4-8重量份的促进剂。
[0019] 根据本发明的环氧树脂组合物,更优选以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,该环氧树脂体系包括13-18重量份的双酚A型液体环氧树脂、26-34重量份的双酚A型半固体和/或固体环氧树脂、38-48重量份的酚醛环氧树脂、6-8重量份的固化剂以及4-6重量份的促进剂。
[0020] 根据本发明的环氧树脂组合物,当所述环氧树脂体系满足上述成分和含量要求时即可在一定程度上实现本发明的目的。然而,本发明的发明人还进一步发现,通过增加酚醛环氧树脂的含量,有利于使得在高温固化下得到的复合材料不发软。因此,在一种优选的实施方式中,所述双酚A型半固体和/或固体环氧树与所述脂酚醛环氧树脂的重量比为0.5-0.8:1,更优选为0.6-0.75:1;在另一种优选的实施方式中,所述双酚A型液体环氧树脂和所述双酚A型半固体和/或固体环氧树脂的重量和与所述酚醛环氧树脂的重量比为0.8-1.5:
1,优选为0.9-1.2:1。上述优选的实施方式可以单独满足,也可以同时满足。
[0021] 根据本发明的环氧树脂组合物,为了进一步优化所得环氧树脂混合物的粘性以及所得复合材料的力学性能,优选情况下,在环氧树脂体系中同时包括双酚A型半固体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂,双酚A型半固体环氧树脂和双酚A型固体环氧树脂的重量比为1:1-3,更优选为1:1.5-2.5。
[0022] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述双酚A型液体环氧树脂可以为本领域常规的双酚A型液体环氧树脂,优选情况下,所述双酚A型液体环氧树脂在25℃的粘度为10000-18000cps,更优选为12000-15000cps,环氧当量为170-200g/eq,优选为180-190g/eq,密度可以为1.1-1.2g/cm3(25℃下),优选为1.14-1.18g/cm3。
[0023] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述双酚A型固体环氧树脂可以为本领域常规的双酚A型固体环氧树脂,优选情况下,所述双酚A型固体环氧树脂的环氧当量为430-520g/eq,优选为450-500g/eq,在25℃的软化点为60-80,优选为64-74,密度为1.14-1.22g/cm3(25℃下),优选为1.16-1.2g/cm3。
[0024] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述双酚A型半固体环氧树脂可以为本领域常规的双酚A型半固体环氧树脂,优选情况下,所述双酚A型半固体环氧树脂的环氧当量为200-300g/eq,优选为230-270g/eq,在20℃的比重为1.16-1.2。
[0025] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述酚醛环氧树脂可以为本领域常规的酚醛环氧树脂,优选情况下,所述酚醛环氧树脂的环氧当量为150-220g/eq,优选为170-190g/eq,密3 3
度可以为1.1-1.2g/cm(25℃下),优选为1.14-1.18g/cm。
[0026] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述固化剂可以为本领域常规用于环氧树脂组合物的固化剂,优选为双氰胺类固化剂,最优选为双氰胺。所述固化剂的粒径优选满足D98≤10μm。
[0027] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述促进剂可以为本领域常规用于环氧树脂组合物的促进剂,优选为有机脲促进剂。更优选地,所述促进剂选自3-(3,4-二氯苯基)-1,1-二甲基脲、苯基二甲脲、2,4甲苯双二甲脲和2,4甲基双二甲脲中的一种或多种,最优选为2,4甲基双二甲脲和/或2,4甲苯双二甲脲。所述2,4甲苯双二甲脲可以为以2,4甲苯双二甲脲的多种异构体混合在一起的2,4甲苯双二甲脲。所述促进剂的粒径优选满足D98≤50μm。
[0028] 在本发明中,测定粒径D50和D98的方法可以包括:采用美国麦奇克S3500型粒度测试仪进行测试,测试条件为:称取0.1g粉末放入10ml烧杯中超声分散10min。
[0029] 根据本发明的环氧树脂组合物,所述环氧树脂组合物还包括任选的辅料,即可以含有所述辅料,也可以不含有所述辅料,可以根据本发明对所得产品的性质的要求来决定。例如,当需要满足阻燃性能时,所述环氧树脂组合物还可以包括含有阻燃功能填料的辅料,以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,所述阻燃功能填料的含量可以为70-110重量份,优选为80-100重量份。
[0030] 优选情况下,所述阻燃功能填料可以选自含磷阻燃剂、含氮阻燃剂以及具有阻燃性能的无机填料。其中所述含磷阻燃剂可以选自芳香族磷酸酯、有机次膦酸酯和无机磷系(如聚磷酸铵类)的一种或多种;所述含氮阻燃剂可以为三聚氰胺及其盐类,所述三聚氰胺的盐例如为氰尿酸三聚氰胺盐;所述具有阻燃性能的无机填料例如为氢氧化铝、碳酸钙。
[0031] 所述阻燃功能填料可以为液体,也可以为固体,优选为固体,当为固体时,该阻燃功能填料的粒径可以为5μm≤D50≤25μm,优选为15μm≤D50≤22μm。
[0032] 本发明的发明人发现,将几种阻燃功能填料混合使用可以有效地提高阻燃性能。优选地,所述阻燃功能填料为含磷阻燃剂和含氮阻燃剂的混合物,混合的比例优选为1:1-
0.5。所述含磷阻燃剂和含氮阻燃剂的粒径可以各自独立地进行选择,优选地,其中一种粒径较大为18μm≤D50≤25μm,另一种粒径较小为5μm≤D50≤15μm。
[0033] 在本发明中当不要求阻燃性能时,也可以根据复合材料的实际应用需求,或者出于降低成本的目的添加含有填料的辅料,只是对填料没有阻燃性能上的要求。用量可以参考所述阻燃功能填料。
[0034] 根据本发明的环氧树脂组合物,为了进一步提高生产效率,所述环氧树脂组合物还可以包括含有内脱模剂的辅料,通过加入内脱模剂,可以实现在高温下模具不需要喷涂外脱模剂就能够实现顺利脱模。以所述环氧树脂体系的总重量为100重量份计,所述内脱模剂的含量可以为4-10重量份。所述内脱模剂可以选自蒙旦蜡、巴西棕榈蜡、巴西棕榈蜡和聚四氟乙烯蜡中的一种或多种。所述内脱模剂可以为液体也可以为固体,当为固体时粒径可以为5μm≤D50≤25μm。
[0035] 根据本发明的环氧树脂组合物,优选地,所述环氧树脂组合物中包括混合前相互独立保存的组分A、组分B和任选的组分C,所述组分A中包括所述双酚A型液体环氧树脂、固化剂和促进剂,所述组分B中包括所述双酚A型半固体和/或固体环氧树脂和酚醛环氧树脂,所述组分C中包括所述辅料。
[0036] 根据本发明的第二方面,提供了一种环氧树脂混合物的制备方法,其中,所述环氧树脂混合物以本发明的环氧树脂组合物为原料制备得到,所述制备方法包括以下步骤:
[0037] (1)将双酚A型液体环氧树脂、固化剂和促进剂进行研磨得到研磨料;
[0038] (2)将双酚A型半固体和/或固体环氧树脂和酚醛环氧树脂熔融,然后任选的加入辅料,得到熔岩料;
[0039] (3)将步骤(2)所得熔岩料与步骤(1)所得研磨料在55-80℃下搅拌混合。
[0040] 根据本发明的方法,所述双酚A型液体环氧树脂、双酚A型固体环氧树脂、双酚A型半固体环氧树脂、酚醛环氧树脂、固化剂和促进剂以及辅料的具体成分和用量按照本发明第一方面的限定即可,在此不再赘述。
[0041] 根据本发明的方法,在步骤(1)中,所述研磨可以按照本领域常规的方式进行,该研磨的主要目的在于使物料充分混合,该研磨可以在三锟研磨机中进行,具体的研磨方法可以为常规操作,在此不再赘述。
[0042] 根据本发明的方法,在步骤(1)中,在所述研磨之前,先将物料在室温下(通常指10-30℃)进行混合,并且搅拌均匀(搅拌时间可以为0.5-2h),且在搅拌过程中控制温度,使其维持在10-30℃的范围内。
[0043] 根据本发明的方法,在步骤(2)中,所述熔融使得双酚A型半固体和/或固体环氧树脂和酚醛环氧树脂熔化即可,例如熔融的温度可以为80-100℃。
[0044] 根据本发明的方法,在步骤(2)中,可以任选的加入辅料,当加入辅料时,该过程可以包括:将辅料加入到熔融料中,搅拌均匀(搅拌时间可以为1.5-2.5h),得到熔岩料。
[0045] 根据本发明的方法,在步骤(3)中,通过水浴控温,并优选搅拌时间为20-50分钟,更优选为25-40分钟。
[0046] 根据本发明的方法,在步骤(3)中,为了使步骤(2)所得熔岩料与步骤(1)所得研磨料相在55-80℃(优选为60-70℃)下搅拌混合,优选地,在搅拌混合之前,先将步骤(2)所得熔岩料单独进行水浴静置,以使得它的温度达到55-80℃(优选为60-70℃),然后继续在水浴下加入步骤(1)所得研磨料并搅拌混合。
[0047] 根据本发明的第三方面,提供了根据本发明第二方面的方法制备得到的环氧树脂混合物。本发明的环氧树脂混合物具有合适的粘度,能够在制备预浸料时被压成树脂薄片后与增强体紧密地粘合。本发明的环氧树脂混合物在70℃下的粘度可以为10000-60000cp,优选为20000-45000cp。
[0048] 根据本发明的第四方面,提供了一种环氧树脂预浸料,其中,该环氧树脂预浸料通过将环氧树脂混合物与增强体相结合得到,所述环氧树脂混合物为本发明第三方面的环氧树脂混合物。本发明的环氧树脂预浸料的制备过程采用本发明常规的工艺方法即可。例如,该过程可以包括:将所述环氧树脂混合物树脂在75-90℃下预热1-2.5h;将预热好的树脂转移到两层离型纸之间,用双辊开炼机把树脂压成0.1-1.5mm薄片;根据需要撕开一侧或两侧的离型纸,在树脂薄片上铺一层玻璃纤维布,并根据需要的层数依次铺叠多层树脂薄片和玻璃纤维布;裁剪成合适尺寸,即得到环氧树脂预浸料。
[0049] 根据本发明的环氧树脂预浸料,所述增强体可以为各种常规的增强体,例如为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、芳香族聚酰胺纤维和玄武岩纤维中的一种或多种。所述环氧树脂预浸料中环氧树脂混合物与所述增强体的重量比并没有特别的限定,例如可以为1:0.43-2.3,优选为1:0.82-1.5。所述增强体的孔径没有特别的限定,大于本申请所使用的物料的粒径即可,例如大于50μm,优选大于200μm。
[0050] 根据本发明的第五方面,提供了一种复合材料,其中,该复合材料通过将本发明第四方面的环氧树脂预浸料固化得到。本发明的环氧树脂混合物得到的环氧树脂预浸料能够在高温条件下迅速固化,并且可以保证力学性能,所得的复合材料不发软、不变形。在本发明中,所述固化的温度可以为140-160℃,优选为145-155℃,固化时间可以为3-5分钟,压力可以为5-10Mpa。
[0051] 以下将通过实施例对本发明进行详细描述。在以下实施例中,粘度通过旋转粘度计(美国Brookfield公司厂家,RVDV-2T-TH牌号)测得,环氧当量通过电位自动滴定仪(江苏姜堰市大地仪器厂厂家,ZDDY-2008牌号)测得,密度根据GB/T12007.5-1989规定的方法测得,粒径根据GB/T 19077-2016规定的方法测得,软化点根据GB/T12007.6-1989规定的方法测得。
[0052] 实施例1
[0053] (1)称取18g双酚A型液体环氧树脂(25℃粘度为13800cps、环氧当量为186g/eq、密度为1.16g/cm3)、7g双氰胺固化剂(粒径为D98=10μm)和5g 2,4甲苯双二甲脲促进剂(异构体级,美国CVC厂家,U24M牌号,粒径为D98=44μm)在室温下混合,用搅拌机搅拌均匀并控制温度,然后用三辊研磨机中进行研磨得研磨料;
[0054] (2)称取9g双酚A型半固体环氧树脂(环氧当量为253g/eq,在20℃的比重为1.18)、18g双酚A型固体环氧树脂(环氧当量为482g/eq、25℃软化点为69、25℃密度为1.18g/cm3)和43g酚醛环氧树脂(环氧当量为178g/eq、25℃密度为1.16g/cm3),在90℃下熔融,用搅拌机搅拌均匀,然后加入45g的聚磷酸胺(厂家普塞呋、牌号APP-223,粒径D50=20μm)、45g的氰尿酸三聚氰胺盐(厂家普塞呋,牌号MCA-25,粒径D50=8μm)和6g内脱模剂(厂家南京天诗,牌号Twax-0506,粒径D50=15μm),在90℃下搅拌均匀,得熔岩料;
[0055] (3)将步骤(2)所得岩浆料在70℃水浴下放置30分钟后,加入步骤(1)所得研磨料,用搅拌机搅拌均匀,得到树脂混合物,记为I1。
[0056] 实施例2
[0057] (1)称取13g双酚A型液体环氧树脂(25℃粘度为12400cps、环氧当量为182g/eq、密度为1.16g/cm3)、6g双氰胺固化剂(粒径为D98=8μm)和4g2,4甲苯双二甲脲促进剂(异构体级,美国CVC厂家,U24M牌号,粒径为D98=44μm)在室温下混合,用搅拌机搅拌均匀并控制温度,然后用三辊研磨机中进行研磨得研磨料;
[0058] (2)称取9g双酚A型半固体环氧树脂(环氧当量为232g/eq,在20℃的比重为1.18)、21g双酚A型固体环氧树脂(环氧当量为454g/eq、25℃软化点为64、25℃密度为1.18g/cm3)和47g酚醛环氧树脂(环氧当量为186g/eq、25℃密度为1.16g/cm3),在90℃下熔融,用搅拌机搅拌均匀,然后加入60g的聚磷酸胺(厂家普塞呋、牌号APP-223,粒径D50=20μm)、30g的氰尿酸三聚氰胺盐(厂家普塞呋,牌号MCA-25,粒径D50=8μm)和6g内脱模剂(厂家南京天诗、牌号Twax-1601,粒径D50=15μm),在90℃下搅拌均匀,得熔岩料;
[0059] (3)将步骤(2)所得岩浆料在60℃水浴下放置40分钟后,加入步骤(1)所得研磨料,用搅拌机搅拌均匀,得到树脂混合物,记为I2。
[0060] 实施例3
[0061] (1)称取18g双酚A型液体环氧树脂(25℃粘度为14900cps、环氧当量为190g/eq、密度为1.16g/cm3)、8g双氰胺固化剂(粒径为D98=8μm)和6g2,4甲基双二甲脲促进剂(厂家为德固赛,牌号为UR500,粒径为D98=10μm)在室温下混合,用搅拌机搅拌均匀并控制温度,然后用三辊研磨机中进行研磨得研磨料;
[0062] (2)称取12g双酚A型半固体环氧树脂(环氧当量为265g/eq,在20℃的比重为1.18)、18g双酚A型固体环氧树脂(环氧当量为491g/eq、25℃软化点为72、25℃密度为
1.18g/cm3)和38g酚醛环氧树脂(环氧当量为171g/eq、25℃密度为1.16g/cm3),在90℃下熔融,用搅拌机搅拌均匀,然后加入90g阻燃性能填料含氮阻燃剂(厂家普塞呋、牌号MCA-25,粒径D50=8μm)和6g内脱模剂(厂家毕克化学,牌号BYK-9912),在90℃下搅拌均匀,得熔岩料;
[0063] (3)将步骤(2)所得岩浆料在75℃水浴下放置25分钟后,加入步骤(1)所得研磨料,用搅拌机搅拌均匀,得到树脂混合物,记为I3。
[0064] 实施例4
[0065] 按照实施例1的操作方式进行,并且使用与实施例1相同的物料,所不同的是改变物料的用量,具体地:所述双酚A型液体环氧树脂的用量为20g,所述固化剂的用量为7g,所述促进剂的用量为5g,双酚A型半固体环氧树脂的用量为12g,双酚A型固体环氧树脂的用量为23g,以及所述酚醛环氧树脂的用量为33g。最终得到树脂混合物,记为I4。
[0066] 实施例5
[0067] 按照实施例1的操作方式进行,并且使用与实施例1相同的物料,所不同的是改变物料的用量,具体地:所述双酚A型液体环氧树脂的用量为20g,所述固化剂的用量为9g,所述促进剂的用量为9g,双酚A型固体环氧树脂的用量为12g,以及所述酚醛环氧树脂的用量为50g。最终得到树脂混合物,记为I5。
[0068] 实施例6
[0069] 按照实施例1的操作方式进行,所不同的是,不加入阻燃性能填料。最终得到树脂混合物,记为I6。
[0070] 实施例7
[0071] 按照实施例1的操作方式进行,所不同的是,物料有所不同,具体地:所用的双酚A型液体环氧树脂的25℃粘度为11000cps、环氧当量为160g/eq、密度为1.16g/cm3;所用的双酚A型半固体环氧树脂的环氧当量为188g/eq;所用的双酚A型固体环氧树脂的环氧当量为421g/eq,25℃软化点为82,25℃密度为1.18g/cm3;所用的酚醛环氧树脂的环氧当量为
146g/eq。最终得到树脂混合物,记为I7。
[0072] 实施例8
[0073] 按照实施例1的操作方式和物料进行,所不同的是,将9g双酚A型半固体环氧树脂和18g双酚A型固体环氧树脂替换为27g双酚A型半固体环氧树脂。最终得到树脂混合物,记为I8。
[0074] 实施例9
[0075] 按照实施例1的操作方式和物料进行,所不同的是,将9g双酚A型半固体环氧树脂和18g双酚A型固体环氧树脂替换为27g双酚A型固体环氧树脂。最终得到树脂混合物,记为I9。
[0076] 实施例10
[0077] 使用与实施例1相同的物料和相同的用量,所不同的是改变操作顺序,具体说明如下:
[0078] 将双酚A型液体环氧树脂、双酚A型半固体环氧树脂、双酚A型固体环氧树脂和酚醛环氧树脂共同混合,然后在90℃下熔融得熔岩料;
[0079] 将所得岩浆料在70℃水浴下放置30分钟后,加入双氰胺固化剂和2,4甲苯双二甲脲促进剂,用搅拌机搅拌均匀,得到树脂混合物,记为I10。
[0080] 对比例1
[0081] 按照实施例1的方法进行,所不同的是,不进行步骤(3)的水浴静置的步骤。
[0082] 发现该树脂混合物中出现了部分固化的现象,难以得到需要的树脂混合物。
[0083] 对比例2
[0084] 按照实施例1的操作方式进行,并且使用与实施例1相同的物料,所不同的是改变物料的用量,具体地:所述双酚A型液体环氧树脂的用量为45.2g,所述固化剂的用量为6g,所述促进剂的用量为4.8g,所述双酚A型半固体和/或固体环氧树脂的用量为20g,以及所述酚醛环氧树脂的用量为24g。最终得到树脂混合物,记为D2。
[0085] 应用例1-10和应用对比例1
[0086] 将实施例1-10所得树脂混合物I1-I10和对比例2所得树脂混合物D2(对比例1的树脂混合物出现了固化,难以进行后续步骤)分别进行如下处理:
[0087] 取重量比为1:1.04的环氧树脂混合物与玻璃纤维(方格布,克重为800g),将所述环氧树脂混合物树脂放置于80℃下1.5h预热;将预热好的树脂,转移到两层离型纸之间,用双辊开炼机把树脂压成0.4mm薄片;撕开一层离型纸,在树脂薄片上铺一层玻璃纤维布,压平;裁剪成合适尺寸(如15mm*15mm),得到环氧树脂预浸料。
[0088] 将所得环氧树脂预浸料置于模具中,将模具置于压机中排气后进行模压从而固化,固化的温度为150℃、时间为4分钟、压力为8MPa,得到复合材料板,分别记为S1~S10(分别对应树脂混合物I1~I10)和R2(对应树脂混合物D2)。
[0089] 测试例
[0090] 分别进行如下测试,将所得结果记于表1中:
[0091] (1)树脂混合物的粘度
[0092] 利用旋转粘度计(美国Brookfield公司厂家,RVDV-2T-TH牌号)测定树脂混合物I1~I10和D2在70℃下的粘度。
[0093] (2)树脂混合物的凝化时间
[0094] 取样1g树脂混合物,使用平板加热仪测定在150℃下的凝化时间(a’b”指的是a分钟b秒),将结果记于表1。
[0095] (3)复合材料的力学性能测试
[0096] 采用GB/T 1447-2005,测试复合材料S1~S10和R2的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量;
[0097] 采用无缺口GB/T 1451-2005,测试复合材料S1~S10和R2的冲击韧性。
[0098] (4)阻燃性能测试
[0099] 按照UL94标准规定的方法测定复合材料S1~S10和R2的阻燃性能。
[0100] 表1
[0101]
[0102] 从表1可以看出,根据本发明的树脂混合物的粘度可以在15000-45000cp的合适的范围内,凝化时间可以控制在2分30秒之内;并且在优选的条件下根据本发明的树脂混合物的粘度能够控制在30000-40000cp的合适的范围内,凝化时间可以控制在1分30秒之内。根据本发明的复合材料的拉伸强度可以达到300MPa以上,弯曲强度可以达到680MPa以上,弯曲模量可以达到27GPa以上,冲击韧性大多可以达到200J/m以上;并且在优选的情况下,根据本发明的复合材料的拉伸强度可以达到325MPa以上,弯曲强度可以达到730MPa以上,弯曲模量可以达到33GPa以上,冲击韧性可以达到205J/m以上。另外,从本发明的实施例1的阻燃性能可以看出,当使用特定的混合阻燃剂时可以实现特别优异的阻燃性能;通过将实施例1和实施例6进行对比可以看出,当不添加阻燃性填料时,本发明的树脂混合物和复合材料的性能并没有受到明显的影响。将实施例与对比例进行对比可以看出,当不使用本发明的物料和方法时所得到的树脂混合物的粘度、复合材料的力学性能均有显著降低。
[0103] 因此,可以看出,本发明通过高温固化所得的复合材料仍然具有较好的力学性能,没有出现发软的现象。并且,从本发明的复合材料的制备过程可以看出,本发明的树脂混合物能够在高温条件下在5分钟之内迅速固化,该固化时间远远短于现有技术的固化时间。
[0104] 以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于上述实施方式中的具体细节,在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。