一種高伸長率的韌性復合材料表面膜及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復合材料表面膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]復合材料以優(yōu)異的強度、韌性和耐溫性能，和相對簡易的制造工藝，在航空航天領(lǐng)域中已廣泛使用。一般為了降低成本和減輕重量，復合材料多數(shù)采用的是低樹脂含量預(yù)浸料成型工藝。這樣做的缺點是，由于樹脂含量低，流動性相對較差，導致制造出來的大曲面和構(gòu)型復雜的復合材料表面質(zhì)量較差，可能會使復合材料的耐腐蝕性能降低。而表面膜可以與預(yù)浸料共固化，使復合材料表面均一平整，無孔隙，對復合材料的保護作用明顯，提高復合材料的耐老化性能。更能降低復合材料的制造成本，減少勞作時間。
[0003]目前現(xiàn)有的表面膜，如Henkel公司的HC9837.1、EA9845SF和Cytec公司的FM99等表面膜，雖然固化后的表面狀態(tài)良好，但是固化后的產(chǎn)物的拉伸斷裂伸長率相對較低，而且固化后表面膜也相對較脆。對于一些需求高表面質(zhì)量和高柔韌性的復合材料而言，它在使用過程中可能會出現(xiàn)高形變的情形，這就要求復合材料表面在保持高質(zhì)量的同時，還應(yīng)具有較高的韌性和較高的伸長率，現(xiàn)有的表面膜在高形變的狀態(tài)下應(yīng)用，會出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決航空航天用的高柔韌性復合材料表面質(zhì)量差，不能使基材表面均一平整，無孔隙，且在高形變下不能保持高表面質(zhì)量的問題，而提供一種高伸長率的韌性復合材料表面膜及其制備方法。
[0005]—種高伸長率的韌性復合材料表面膜按重量份數(shù)由140份?180份二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂、10份?30份環(huán)氧樹脂、5份?6份雙氰胺、3份?5份固化劑、10份?20份輕質(zhì)碳酸鈣和5份?10份氣相白炭黑A380制備而成。
[0006]—種高伸長率的韌性復合材料表面膜的制備方法，是按以下步驟制備的:
[0007]—、按重量份數(shù)稱取140份?180份二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂、10份?30份環(huán)氧樹脂、5份?6份雙氰胺、3份?5份固化劑、10份?20份輕質(zhì)碳酸鈣和5份?10份氣相白炭黑A380 ;
[0008]步驟一中所述的二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂是按以下步驟制備的:
[0009]①、將二聚酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯和2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚加入到反應(yīng)容器中，再在攪拌速度為500r/min?600r/min的條件下以2°C /min?5°C /min的升溫速率將反應(yīng)容器從室溫升溫至100 °C?105 °C，再在攪拌速度為500r/min?600r/min和反應(yīng)溫度為100°C?105°C的條件下反應(yīng)4h?6h，得到混合物A ；
[0010]步驟①中所述的二聚酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯的質(zhì)量比為(30?50): 10 ;
[0011]步驟①中所述的二聚酸與2，4，6-三(二甲氨基甲基)苯酚的質(zhì)量比為(30?50):0.25 ；
[0012]步驟①中所述的二聚酸為Pripol 1013、Pripol 1017 或 Pripol 1022 ；
[0013]②、向步驟①中得到的混合物A中加入丙烯酸丁酯和丙烯酸異辛酯，在反應(yīng)溫度為85°C?90°C和攬摔速度為500r/min?600r/min的條件下反應(yīng)4h?6h，再加入對苯二酸，再在攪拌速度為500r/min?600r/min的條件下反應(yīng)2h?4h，得到混合物B ；
[0014]步驟②中所述的丙烯酸丁酯的質(zhì)量與步驟一中二聚酸的質(zhì)量比為(700?800):40 ；
[0015]步驟②中所述的丙烯酸異辛酯的質(zhì)量與步驟一中二聚酸的質(zhì)量比為(150?250):40 ；
[0016]步驟②中所述的對苯二酚的質(zhì)量與步驟一中二聚酸的質(zhì)量比為(5?15):40 ；
[0017]③、向混合物B中加入環(huán)氧樹脂E-51，再在反應(yīng)溫度為100°C?105°C和攪拌速度為500r/min?600r/min的條件下反應(yīng)4h?6h，得到二聚酸丙稀酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂；
[0018]步驟③中所述的環(huán)氧樹脂E-51的質(zhì)量與步驟一中二聚酸的質(zhì)量比為(800?1200):40 ；
[0019]二、將步驟一中稱取的140份?180份二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂和10份?30份環(huán)氧樹脂加入到反應(yīng)容器中，再在反應(yīng)溫度為120°C?130°C和攪拌速度為300r/min?500r/min的條件下混合3h?5h，得到混合樹脂；
[0020]三、將混合樹脂加入到開煉機上，再依次加入步驟一中稱取的5份?6份雙氰胺、10份?20份輕質(zhì)碳酸鈣和5份?10份氣相白炭黑A380，再在開煉機的轉(zhuǎn)速為23r/min?25r/min下混煉30min?40min，再加入步驟一中稱取的3份?5份固化劑，再在開煉機的轉(zhuǎn)速為23r/min?25r/min下混煉20min?30min，得到混煉后的表面膜膠料；
[0021]四、以聚酯無紡布為載體，將混煉后的表面膜膠料在壓膜機上進行壓制，得到高伸長率的韌性復合材料表面膜。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點:
[0023]—、本發(fā)明制備的高伸長率的韌性復合材料表面膜固化條件為120°C /90min或177°C /60min ;固化后的高伸長率的韌性復合材料表面膜常溫粘接的拉伸剪切強度為18.2MPa?21.5MPa，常溫拉伸斷裂伸長率為100.1%?160.3%，表面均一平整，無孔隙，耐油耐濕熱性能優(yōu)異；
[0024]二、本發(fā)明將二聚酸與丙烯酸酯的嵌段共聚物與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，制得二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂；使制得的二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂分子量增大，鏈段增長，柔韌性增加；另外大量酯基的引入也有助于提高了環(huán)氧樹脂本身的韌性，使本發(fā)明制備的固化后的高伸長率的韌性復合材料表面膜具有較高的伸長率；可以應(yīng)用到形變、伸長率較大，表面質(zhì)量要求較高的復合材料結(jié)構(gòu)件中；一般的復合材料表面膜固化后脆性大，不能應(yīng)用到形變大的部位，使應(yīng)用受到限制，而本發(fā)明解決了此難題，可廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。
[0025]本發(fā)明可獲得一種高伸長率的韌性復合材料表面膜。
【具體實施方式】
[0026]【具體實施方式】一:本實施方式是一種高伸長率的韌性復合材料表面膜按重量份數(shù)由140份?180份二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂、10份?30份環(huán)氧樹脂、5份?6份雙氰胺、3份?5份固化劑、10份?20份輕質(zhì)碳酸鈣和5份?10份氣相白炭黑A380制備而成。
[0027]本實施方式所述的氣相白炭黑A380為德國德固賽公司產(chǎn)品。
[0028]本實施方式的優(yōu)點:
[0029]—、本實施方式制備的高伸長率的韌性復合材料表面膜固化條件為120°C /90min或177°C /60min ;固化后的高伸長率的韌性復合材料表面膜常溫粘接的拉伸剪切強度為18.2MPa?21.5MPa，常溫拉伸斷裂伸長率為100.1%?160.3%，表面均一平整，無孔隙，耐油耐濕熱性能優(yōu)異；
[0030]二、本實施方式將二聚酸與丙烯酸酯的嵌段共聚物與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，制得二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂；使制得的二聚酸丙烯酸酯嵌段共聚物改性環(huán)氧樹脂分子量增大，鏈段增長，柔韌性增加；另外大量酯基的引入也有助于提高了環(huán)氧樹脂本身的韌性，使本實施方式制備的固化后的高伸長率的韌性復合材料表面膜具有較高的伸長率；可以應(yīng)用到形變、伸長率較大，表面質(zhì)量要求較高的復合材料結(jié)構(gòu)件中；一般的復合材料表面膜固化后脆性大，不能應(yīng)用到形變大的部位，使應(yīng)用受到限制，而本發(fā)明解決了此難題，可廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。
[0031]本實施方式可獲得一種高伸長率的韌性復合材料表面膜。
[0032]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點是:所述的固化劑為EH-4356S。其他與【具體實施方式】一相同。
[0033]本實施方式所述的EH-4356S為日本ADEKA公司產(chǎn)品。
[0034]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一的不同點是:所述的環(huán)氧樹脂為環(huán)氧樹脂E-20。其他與【具體實施方式】一或二相同。
[0035]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之