阅读说明：本技术 一种含环氧树脂的碳纤维预浸料及其制备方法 (Carbon fiber prepreg containing epoxy resin and preparation method thereof ) 是由 曹慧 蒋晨 于 2021-08-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种含环氧树脂的碳纤维预浸料及其制备方法,涉及碳纤维技术领域,包括有碳纤维布和以下组分及各组分的重量份为：环氧树脂混合物20-35份,固化剂2-6份,促进剂2-6份,环氧增韧剂1-8份,环氧树脂混合物由酚醛树脂和环氧树脂组成,且酚醛树脂占环氧树脂混合物的总重量份的一半以上,环氧树脂选用128环氧树脂和901环氧树脂其中任意一种或两种的混合。本发明中的预浸料固化后形成的复合材料的孔隙率较低,复合材料的性能较好,且在制备过程中不易产生流胶,树脂粘度适中,流动性较高,可以充分浸渍纤维束,得到良好的预浸料。(The invention discloses an epoxy resin-containing carbon fiber prepreg and a preparation method thereof, relating to the technical field of carbon fibers, and the epoxy resin-containing carbon fiber prepreg comprises carbon fiber cloth and the following components in parts by weight: 20-35 parts of epoxy resin mixture, 2-6 parts of curing agent, 2-6 parts of accelerator and 1-8 parts of epoxy toughening agent, wherein the epoxy resin mixture consists of phenolic resin and epoxy resin, the phenolic resin accounts for more than half of the total weight of the epoxy resin mixture, and the epoxy resin is any one or mixture of 128 epoxy resin and 901 epoxy resin. The composite material formed by curing the prepreg has low porosity, good performance, moderate resin viscosity and high fluidity, is not easy to generate gummosis in the preparation process, and can fully impregnate fiber bundles to obtain good prepreg.)

一种含环氧树脂的碳纤维预浸料及其制备方法

技术领域

本发明涉及碳纤维技术领域，特别是涉及一种含环氧树脂的碳纤维预浸料及其制备方法。

背景技术

预浸料是复合材料生产中重要的中间产品，预浸料品质的优劣直接影响复合材料的整体性能。碳纤维预浸料生产一般是直接采用市售的碳纤维和树脂，通过优化加工工艺及后期加入一定的改性剂，以此提高预浸料的品质。

但是，目前在制备过程中碳纤维与树脂之间的界面结合强度存在问题。一般来讲，为获得碳纤维与树脂之间的高界面结合强度，需要采用与基体树脂化学结构相同或相近的树脂作为上浆剂主组分。实际应用中，由于树脂种类繁多，且碳纤维在出厂过程中无法预知后期与之匹配的树脂种类，因此所用上浆剂只能以目前使用量最大的环氧树脂为主。但是，环氧树脂也存在不同的结构，因此直接采用市售的碳纤维难免存在与所用树脂之间匹配性有限的问题，在一定程度上限制了预浸料的品质。

发明内容

本发明的主要目的是为了提供一种含环氧树脂的碳纤维预浸料及其制备方法，使预浸料固化后形成的复合材料的孔隙率较低，复合材料的性能较好，在制备过程中不易产生流胶，树脂粘度适中，流动性较高，可以充分浸渍纤维束，得到良好的预浸料。

本发明的目的可以通过采用如下技术方案达到：

一种含环氧树脂的碳纤维预浸料，包括有碳纤维布和以下组分及各组分的重量份为：

环氧树脂混合物20-35份，

固化剂2-6份，

促进剂2-6份，

环氧增韧剂1-8份，

所述环氧树脂混合物由酚醛树脂和环氧树脂组成，且酚醛树脂占环氧树脂混合物的总重量份的一半以上，环氧树脂选用128环氧树脂和901环氧树脂其中任意一种或两种的混合。

优选的，一种含环氧树脂的碳纤维预浸料，包括有碳纤维布和以下组分及各组分的重量份为：

环氧树脂混合物20-35份，

固化剂2-6份，

促进剂2-6份，

环氧增韧剂1-8份，

所述环氧树脂混合物由酚醛树脂和环氧树脂组成，且酚醛树脂占环氧树脂混合物的总重量份的一半以上，环氧树脂选用128环氧树脂和901环氧树脂其中任意一种或两种的混合。。

优选的，所述促进剂选取脲衍生物、咪唑类化合物的衍生物其中的任一种或两种的组合。

优选的，所述胺类固化剂为芳香胺、脂肪胺、双氰胺、含硫尿素胺其中的任一种。

优选的，所述脲衍生物为二甲基苯基脲、二甲基咪唑脲，亚苯基-二苯基-双二甲脲、3-苯基-1，1-二甲脲尿素衍生物其中的任一种。

一种含环氧树脂的碳纤维预浸料的制备方法，包括如下步骤

步骤1、制备环氧树脂混合物：

步骤1.1、将128环氧树脂、901环氧树脂和150环氧增韧剂置于干燥容器内进行预热至完全熔融，预热温度为120°C，时间为30min；

步骤1.2、随后将预热好的树脂置于研磨机进行捏合30min，在室温下降温至70°C～75°C;最后将研磨好的树脂混合物置于－18°C待用；

步骤1.3、将捏合好的树脂混合物置于混合釜中，温度为70°C，抽真空，加入潜伏性固化和促进剂，打开高速轴和分散盘进行搅拌和分散，混合30min后即可出料；

最后将混合物在室温下冷却，并冷却保存备用。

步骤2、制备碳纤维预浸料：

步骤2.1、将步骤1.3得到的环氧树脂混合物通过覆膜操作，制成平整均匀的胶膜；

步骤2.2、启动并预热平板硫化机，将树脂膜分别铺在单向碳纤维布的上下两侧，放入平板硫化机内的热板上，设置平板硫化机试验参数，使树脂膜在热压作用下熔融并浸润碳纤维织物，得到预浸料半成品；

步骤2.3、对预浸料半成品进行固化，固化时间20~40min，固化温度为80°C以上

优选的，所述平板硫化机试验参数包括有时间、温度和压力。

优选的，所述128环氧树脂、901环氧树脂和150环氧增韧剂的比例为8：12：3。

本发明的有益技术效果：本发明中的预浸料固化后形成的复合材料的孔隙率较低，复合材料的性能较好，且在制备过程中不易产生流胶，树脂粘度适中，流动性较高，可以充分浸渍纤维束，得到良好的预浸料。

具体实施方式

为使本领域技术人员更加清楚和明确本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本实施例提供的一种含环氧树脂的碳纤维预浸料，包括有碳纤维布和以下组分及各组分的重量份为：

环氧树脂混合物20-35份，

固化剂2-6份，

促进剂2-6份，

环氧增韧剂1-8份，

环氧树脂混合物由酚醛树脂和环氧树脂组成，且酚醛树脂占环氧树脂混合物的总重量份的一半以上，环氧树脂选用128环氧树脂和901环氧树脂其中任意一种或两种的混合。

在本实施例中，固化剂为胺类固化剂或者为二氨基二苯砜。

在本实施例中，促进剂选取脲衍生物、咪唑类化合物的衍生物其中的任一种或两种的组合。

在本实施例中，胺类固化剂为芳香胺、脂肪胺、双氰胺、含硫尿素胺其中的任一种。

在本实施例中，脲衍生物为二甲基苯基脲、二甲基咪唑脲，亚苯基-二苯基-双二甲脲、3-苯基-1，1-二甲脲尿素衍生物其中的任一种。

一种含环氧树脂的碳纤维预浸料的制备方法，包括如下步骤

步骤1、制备环氧树脂混合物：

步骤1.1、将128环氧树脂、901环氧树脂和150环氧增韧剂置于干燥容器内进行预热至完全熔融，预热温度为120°C，时间为30min；

步骤1.2、随后将预热好的树脂置于研磨机进行捏合30min，在室温下降温至70°C～75°C;最后将研磨好的树脂混合物置于－18°C待用；

步骤1.3、将捏合好的树脂混合物置于混合釜中，温度为70°C，抽真空，加入潜伏性固化和促进剂，打开高速轴和分散盘进行搅拌和分散，混合30min后即可出料；

最后将混合物在室温下冷却，并冷却保存备用。

步骤2、制备碳纤维预浸料：

步骤2.1、将步骤1.3得到的环氧树脂混合物通过覆膜操作，制成平整均匀的胶膜；

步骤2.2、启动并预热平板硫化机，将树脂膜分别铺在单向碳纤维布的上下两侧，放入平板硫化机内的热板上，设置平板硫化机试验参数，使树脂膜在热压作用下熔融并浸润碳纤维织物，得到预浸料半成品；

步骤2.3、对预浸料半成品进行固化，固化时间20~40min，固化温度为80°C以上。

在本实施例中，制备过程中不易产生流胶，树脂粘度适中，流动性较高，可以充分浸渍纤维束，得到良好的预浸料。

在本实施例中，平板硫化机试验参数包括有时间、温度和压力。

在本实施例中，128环氧树脂、901环氧树脂和150环氧增韧剂的比例为8：12：3。

以上所述，仅为本发明进一步的实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明所公开的范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明的保护范围。