本發(fā)明屬于聚氨酯彈性體，涉及一種用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料及其制備方法、應(yīng)用，尤其涉及一種聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的預(yù)浸料材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、目前，纖維增強(qiáng)環(huán)氧基復(fù)合材料越來(lái)越多應(yīng)用在航空航天、汽車、建筑等領(lǐng)域，環(huán)氧樹(shù)脂作為最常用的中溫固化預(yù)浸料樹(shù)脂基體，必須具有良好的斷裂韌性從而使預(yù)浸料中的纖維能有效傳遞應(yīng)力，同時(shí)需要通過(guò)控制基體樹(shù)脂的粘度來(lái)調(diào)整預(yù)浸料的粘接性能，并降低預(yù)浸料的樹(shù)脂流動(dòng)度以滿足復(fù)合材料成型工藝要求。

2、預(yù)浸料是由樹(shù)脂浸潤(rùn)連續(xù)纖維或織物得到的組合物，通常樹(shù)脂體是復(fù)合材料的中間體。但是由于環(huán)氧樹(shù)脂固化物交聯(lián)密度大，呈現(xiàn)出高度脆性，由其制備的纖維增強(qiáng)環(huán)氧基復(fù)合材料韌性較低，纖維與樹(shù)脂基體間韌性的無(wú)法達(dá)到匹配效果，不能更好地發(fā)揮纖維的高性能。

3、因此，如何找到一種更為適宜的用于預(yù)浸料的環(huán)氧樹(shù)脂材料，解決現(xiàn)有技術(shù)中的存在的上述問(wèn)題，已成為業(yè)內(nèi)諸多研究人員廣為關(guān)注的焦點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料及其制備方法、應(yīng)用，特別是一種聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的預(yù)浸料材料。本發(fā)明提供的用聚氨酯預(yù)聚體接枝改性制備本征柔性環(huán)氧樹(shù)脂，應(yīng)用于預(yù)浸料樹(shù)脂體系和中溫固化碳纖維預(yù)浸料中，改善環(huán)氧樹(shù)脂的脆性，提高其斷裂伸長(zhǎng)率，以實(shí)現(xiàn)增韌效果和復(fù)合材料成型工藝；而且制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，可控性好，更加適于工業(yè)化應(yīng)用和推廣。

2、本發(fā)明提供了一種用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，按原料質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括：

3、

4、優(yōu)選的，所述聚酯的重均分子量為1000～3000；

5、所述聚醚多元醇的重均分子量為1000～3000；

6、所述聚醚多元醇包括聚四氫呋喃二醇和/或聚氧化丙烯二醇。

7、優(yōu)選的，所述聚酯包括聚已內(nèi)酯二醇和/或聚已二酸乙二酯多元醇；

8、所述異氰酸酯包括甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯以及六亞甲基二異氰酸酯三聚體中的一種或多種；

9、所述擴(kuò)鏈劑和固化劑包括3,3'-二氯-4,4'-二氨基二苯基甲烷和/或二乙基甲苯二胺。

10、優(yōu)選的，所述光穩(wěn)定劑包括亞磷酸三苯酯；

11、所述抗氧化劑包括抗氧化劑1135；

12、所述紫外吸收劑包括紫外吸收劑uv-531。

13、本發(fā)明提供了一種如上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述的用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料的制備方法，包括以下步驟：

14、1)將聚酯或聚醚多元醇、異氰酸酯進(jìn)行混合，在保護(hù)性氣氛下進(jìn)行反應(yīng)，得到預(yù)聚體；

15、2)將環(huán)氧樹(shù)脂加入上述步驟得到的預(yù)聚體中，在保護(hù)性氣氛下再次反應(yīng)，得到改性后的環(huán)氧樹(shù)脂；

16、3)將上述步驟得到的改性后的環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑和擴(kuò)鏈劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑和紫外吸收劑置于模具中進(jìn)行固化后，得到聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料。

17、優(yōu)選的，所述聚醚多元醇具體為經(jīng)過(guò)預(yù)處理的聚醚多元醇；

18、所述預(yù)處理的步驟具體為，將聚醚多元醇經(jīng)過(guò)加熱后，進(jìn)行減壓蒸餾除水。

19、優(yōu)選的，所述加熱的溫度為110～130℃；

20、所述減壓蒸餾除水的時(shí)間為2～3h。

21、優(yōu)選的，所述反應(yīng)的溫度為70～90℃；

22、所述反應(yīng)的時(shí)間為2～3h；

23、所述預(yù)聚體中的異氰酸酯基的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～30％。

24、優(yōu)選的，所述再次反應(yīng)的溫度為100～120℃；

25、所述再次反應(yīng)的時(shí)間為4～6h；

26、所述固化的溫度為80～180℃；

27、所述固化的時(shí)間為12～18h。

28、本發(fā)明還提供了上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料或上述技術(shù)方案任意一項(xiàng)所述的制備方法所制備的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料在預(yù)浸料樹(shù)脂體系或中溫固化碳纖維預(yù)浸料中的應(yīng)用。

29、本發(fā)明提供了一種用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，按原料質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括：10～35重量份的聚酯或聚醚多元醇、1～10重量份的異氰酸酯、40～70重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、1～3重量份的光穩(wěn)定劑、1～2重量份的抗氧化劑、1～2重量份的紫外吸收劑以及5～30重量份的擴(kuò)鏈劑和固化劑。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明特別設(shè)計(jì)了一種具有特定組分和結(jié)構(gòu)的用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，用聚氨酯預(yù)聚體接枝改性制備本征柔性環(huán)氧樹(shù)脂，應(yīng)用于預(yù)浸料樹(shù)脂體系和中溫固化碳纖維預(yù)浸料中，改善環(huán)氧樹(shù)脂的脆性，提高其斷裂伸長(zhǎng)率，以實(shí)現(xiàn)增韌效果和復(fù)合材料成型工藝。

30、本發(fā)明將聚氨酯預(yù)聚體接枝改性到環(huán)氧樹(shù)脂上，改善環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料的韌性；調(diào)控環(huán)氧樹(shù)脂的流動(dòng)性，防止其發(fā)生流延，實(shí)現(xiàn)了預(yù)浸料低蠕變需求；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度＞80℃，同時(shí)常溫(10～30℃)不蠕變或者蠕變較小即在4mpa載荷下的長(zhǎng)時(shí)蠕變變形增加量小于0.2，而且粘度可調(diào)，低溫不粘手，不流動(dòng)，40～80℃粘度在2萬(wàn)上下，-18℃不反應(yīng)以及常溫7天不反應(yīng)。

技術(shù)特征：

1.一種用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，其特征在于，按原料質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，其特征在于，所述聚酯的重均分子量為1000～3000；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，其特征在于，所述聚酯包括聚已內(nèi)酯二醇和/或聚已二酸乙二酯多元醇；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，其特征在于，所述光穩(wěn)定劑包括亞磷酸三苯酯；

5.一種如權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述的用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述聚醚多元醇具體為經(jīng)過(guò)預(yù)處理的聚醚多元醇；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述加熱的溫度為110～130℃；

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述反應(yīng)的溫度為70～90℃；

9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述再次反應(yīng)的溫度為100～120℃；

10.權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料或權(quán)利要求5～9任意一項(xiàng)所述的制備方法所制備的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料在預(yù)浸料樹(shù)脂體系或中溫固化碳纖維預(yù)浸料中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于預(yù)浸料的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂材料，按原料質(zhì)量份數(shù)計(jì)，包括：10～35重量份的聚酯或聚醚多元醇、1～10重量份的異氰酸酯、40～70重量份的環(huán)氧樹(shù)脂、1～3重量份的光穩(wěn)定劑、1～2重量份的抗氧化劑、1～2重量份的紫外吸收劑以及5～30重量份的擴(kuò)鏈劑和固化劑。本發(fā)明用聚氨酯預(yù)聚體接枝改性制備本征柔性環(huán)氧樹(shù)脂，應(yīng)用于預(yù)浸料樹(shù)脂體系和中溫固化碳纖維預(yù)浸料中，改善環(huán)氧樹(shù)脂的脆性，提高其斷裂伸長(zhǎng)率，以實(shí)現(xiàn)增韌效果和復(fù)合材料成型工藝。

技術(shù)研發(fā)人員：朱英彬,趙曉禮,王世野,楊小牛,劉霞
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8