一種提高環(huán)氧樹脂碳纖維復合材料抗沖強度的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材料抗沖強度的方法，采用四官能度有機硅環(huán)氧樹脂N,N,N’,N’-四縮水甘油基-1,3-二氨丙基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷對環(huán)氧樹脂基體進行改性處理，有效的提高了環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材料的抗沖性能，并且兼顧了材料的相容性以及抗沖擊強度，制備方法簡便，成本低。
【專利說明】一種提高環(huán)氧樹脂碳纖維復合材料抗沖強度的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于碳纖維復合材料領(lǐng)域，涉及樹脂基/碳纖維復合材料的改進技術(shù)，特 別涉及一種通過在環(huán)氧樹脂重引入多官能度有機硅環(huán)氧樹脂以提高復合材料抗沖強度的 方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材料以其高比強度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕等眾多優(yōu)異 性能而廣泛應用于航天、汽車、電子、體育用品以及醫(yī)療器械上。環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材 料的性能由纖維本體，樹脂基體以及二者之間的結(jié)合強度決定。眾所周知，環(huán)氧樹脂固化后 得到一種三維不溶不融網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)質(zhì)脆的特點，當由于負載或者缺陷產(chǎn)生的 微裂紋時容易迅速擴散而使材料失效，從而影響其使用范圍。因此需對環(huán)氧樹脂/碳纖維 復合材料進行增韌處理以提高其沖擊強度。
[0003] 目前對該類復合材料增韌方法主要有熱塑性樹脂增韌，橡膠增韌，無極顆粒以及 纖維混雜等方法。這些方法無疑都能在一定程度上改善復合材料的沖擊強度，但都有改性 材料與環(huán)氧樹脂相容性較差的缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明采用一種四官能度有機硅環(huán)氧樹脂對環(huán) 氧樹脂基體進彳丁改性處理，該改性劑與環(huán)氧樹脂有良好的相容性，能有效提尚環(huán)氧樹脂/ 碳纖維復合材料的抗沖性能。
[0005] 本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種提高環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材料抗沖強度的方 法，包括以下步驟： (1) 碳纖維的前處理：將碳纖維布置于有機溶劑中浸泡以除去有機小分子物質(zhì)，然后取 出放置于真空干燥箱中烘干，在50~80°c的溫度下保存30~60min ; (2) 將環(huán)氧樹脂與四官能度有機硅環(huán)氧樹脂按照100:5~35的質(zhì)量比混合攪拌均勻，再 加入20~30mt%的固化劑攪拌均勾，最后再加入15~30mt%的稀釋劑，降低混合體系粘度至 500?800mPa. S ; (3) 采用真空袋壓法用上述樹脂混合物對碳纖維進行浸潤，然后按照在80°C環(huán)境 下恒溫lh，接著在120 °C環(huán)境下恒溫2h，最后在150 °C環(huán)境下恒溫2h的固化工藝（即 80/lh+120/2h+150/2h的固化工藝）進行固化，得到纖維含量為54~62%的環(huán)氧樹脂/碳纖 維復合材料； 所述的四官能度有機硅環(huán)氧樹脂為N，N，N'，N 四縮水甘油基-1，3-二氨丙 基-1，1，3, 3-四甲基_娃氧燒。
[0006] 其中，N，N，N'，N ' -四縮水甘油基-1，3-二氨丙基-1，1，3,3_四甲基二硅氧烷， 其化學結(jié)構(gòu)如下：

【權(quán)利要求】
1. 一種提高環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材料抗沖強度的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 碳纖維的前處理：將碳纖維布置于有機溶劑中浸泡以除去有機小分子物質(zhì)，然后取 出放置于真空干燥箱中烘干，在50~80°C的溫度下保存30~60min ; (2) 將環(huán)氧樹脂與四官能度有機硅環(huán)氧樹脂按照100:5~35的質(zhì)量比混合攪拌均勻，再 加入20~30mt%的固化劑攪拌均勾，最后再加入15~30mt%的稀釋劑，降低混合體系粘度至 500?800mPa. S ; (3) 采用真空袋壓法用上述樹脂混合物對碳纖維進行浸潤，然后按照在80°C環(huán)境下恒 溫lh，接著在120°C環(huán)境下恒溫2h，最后在150°C環(huán)境下恒溫2h的固化工藝進行固化，得到 纖維含量為54~62%的環(huán)氧樹脂/碳纖維復合材料； 所述的四官能度有機硅環(huán)氧樹脂為N，N，N'，N 四縮水甘油基-1，3-二氨丙 基-1，1，3, 3-四甲基_娃氧燒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1)中的有機溶劑為丙酮，四氫呋喃， 乙醇中的一種或多種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2)中的環(huán)氧樹脂為雙酚A環(huán)氧樹 月旨，雙酚F環(huán)氧樹脂，雙酚S環(huán)氧樹脂中的一種或多種，粘度2200~4000mPa. S。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2)中的固化劑為二乙烯三胺，三乙 烯四胺，間苯二甲胺中的一種或多種。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（2)中稀釋劑為丙酮。
【文檔編號】C08G59/50GK104479296SQ201410809836
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】徐蕤, 熊建民, 洪麗, 陳大華, 秦玉林 申請人:蕪湖市汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司