專利名稱：一種rtm預成型體織物粉末預定型劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于復合材料制造技術，涉及一種具有增韌功能的RTM復合材料預成型體 織物粉末定型劑及其制備方法。
背景技術：
RTM復合材料的增韌是RTM復合材料面臨的一個最重要的技術難題。由于RTM復 合材料成型要求RTM樹脂體系具有較低的粘度，因此不能采用在樹脂體系中加入橡膠或熱 塑性聚合物的方法來提高復合材料的抗沖擊韌性。美國Cyetec公司將熱塑性聚合物紡成 纖維，并用該纖維與碳纖維混紗后織造成復合材料增強體，或把該纖維與碳纖維共編織成 復合材料增強體，然后制造熱塑性聚合物纖維增韌的RTM復合材料，使RTM復合材料的抗沖 擊韌性得到提高。如RTM成型977-20碳纖維復合材料。這種方法的目的就是為了解決RTM 樹脂的低粘度要求與增韌要求之間的矛盾，但是這種增韌方法的增韌效果非常有限。中國 專利ZL200610099381. 9將熱塑性薄膜鋪放在增強織物的層間以達到增韌之目的，其增韌 復合材料的沖擊后壓縮強度得到顯著提高，但是鋪放在層間的熱塑性薄膜將阻礙RTM樹脂 在層間的流動，因此給RTM復合材料的成型工藝增加了難度。同時，這種增韌方法得到的復 合材料的層間形成了一層樹脂富集層，這將影響復合材料纖維體積含量的提高并可能導致 沖擊后壓縮強度之外的其他力學性能下降。 增強材料、樹脂和定型劑是RTM成型復合材料的三大基本材料，因此定型劑是纖 維增強復合材料RTM成型工藝的重要工藝材料。早期的定型劑是將具有適當粘性和軟化點 的樹脂溶解在溶劑中形成定型劑溶液，然后將定型劑溶液刷涂或噴涂在增強體織物上達到 定型的目的。但是溶液定型劑定型效果欠佳，并且使用大量的溶劑，造成對環(huán)境的污染。為 了保護環(huán)境和降低預定型成本，提高定型效果和效率，液體成型復合材料制造商更傾向于 使用干法粉末定型劑。目前，粉末定型劑的制備，主要是將與樹脂基體樹脂相同或相近的樹 脂預聚，然后將預聚樹脂粉碎成粉末即為其定型劑。但是這類定型劑為預聚樹脂，它在室溫 長時間貯存條件下會發(fā)生板結而無法正常使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種具有增韌功能的RTM復合材料預成型體粉末定型劑及 其制備方法，以提高復合材料的抗沖擊性能，并提高織物的預定型效果和改善織物預定型 工藝。本發(fā)明的另一個目的是克服現(xiàn)有的粉末定型劑在室溫長時間貯存條件下容易發(fā)生 板結的缺點。 本發(fā)明的技術方案是一種RTM預成型體織物粉末定型劑，其特征在于，它由甲組 份和乙組份混合組成，甲組份占定型劑總質(zhì)量的5% 80%，余量為乙組份；甲組份為下述 物質(zhì)之一 酚酞改性聚醚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、熱塑性聚酰亞胺、聚砜、聚醚 砜、酚酞改性聚醚砜、聚苯硫醚或聚酰胺；乙組份為下述物質(zhì)之一 雙馬單體樹脂/烯丙基 雙酚A/烯丙基苯酚共聚物、雙馬樹脂與環(huán)氧樹脂的預聚物、雙馬樹脂與氰酸酯樹脂的預聚物、固體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂與芳香族胺的預聚物、環(huán)氧樹脂與酸酐的預聚物、環(huán)氧與氰酸 酯樹脂的預聚物或氰酸酯樹脂預聚物。 如上面所述粉末定型劑的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下 1、甲組份的制備；將甲組份原料加入氣流粉粹機、冷凍粉碎機或機械粉碎機中粉
碎至100 300目的粒度； 2、乙組份的制備；將乙組份原料加入氣流粉粹機、冷凍粉碎機或機械粉碎機中粉 碎至50 100目的粒度； 3、混合；按比例稱取粉碎后的甲組份和乙組份，加入到氣流粉碎機中混合1 10 分鐘，或者加入到機械混合裝置中混合10 60分鐘即可。 本發(fā)明的優(yōu)點是大幅度提高了復合材料的抗沖擊損傷能力，同時，不影響復合材 料成型工藝及復合材料耐熱性能和其他力學性能。此外，提高了織物的預定型效果。同時， 能防止粉末定型劑在室溫長時間貯存條件下發(fā)生板結。試驗證明，本發(fā)明提高了復合材料 的抗沖擊損傷能力達50%以上。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。 一種RTM預成型體織物粉末定型劑，其特征 在于，它由甲組份和乙組份混合組成，甲組份占定型劑總質(zhì)量的5% 80%，余量為乙組 份；甲組份為下述物質(zhì)之一 酚酞改性聚醚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、熱塑性聚酰 亞胺、聚砜、聚醚砜、酚酞改性聚醚砜、聚苯硫醚或聚酰胺；乙組份為下述物質(zhì)之一 雙馬單 體樹脂/烯丙基雙酚A/烯丙基苯酚共聚物、雙馬樹脂與環(huán)氧樹脂的預聚物、雙馬樹脂與氰 酸酯樹脂的預聚物、固體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂與芳香族胺的預聚物、環(huán)氧樹脂與酸酐的預聚 物、環(huán)氧與氰酸酯樹脂的預聚物或氰酸酯樹脂預聚物。 如上面所述粉末定型劑的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下 1、甲組份的制備；將甲組份原料加入氣流粉粹機、冷凍粉碎機或機械粉碎機中粉
碎至100 300目的粒度； 2、乙組份的制備；將乙組份原料加入氣流粉粹機、冷凍粉碎機或機械粉碎機中粉
碎至50 100目的粒度； 3、混合；按比例稱取粉碎后的甲組份和乙組份，加入到氣流粉碎機中混合1 10 分鐘，或者加入到機械混合裝置中混合10 60分鐘即可。 本發(fā)明的基本工作原理是本發(fā)明所制備的增韌功能型粉末定型劑由甲乙兩組份 組成，甲組份為熱塑性聚合物粉末，乙組份為乙組份是軟化點在40C 100C之間的樹脂狀 組份，樹脂狀組份的化學組成與RTM樹脂相同或相似。在制備過程中將兩組份通過機械或 氣流粉碎法共同粉碎或分別粉碎后混合均勻，熱塑性聚合物粉末組份包覆在樹脂狀組份粉 末的表面將樹脂狀組份隔開以防止粉末定型劑在貯存和使用過程中板結，而具有適當軟化 點的樹脂狀組份在定型過程中起到粘接定型織物的作用?？椢锒ㄐ秃?，熱塑性聚合物粉末 主要被樹脂狀組份粘附在織物的表面，因此其復合材料成型后熱塑性聚合物則主要分布在 復合材料的層間，從而使這些熱塑性聚合物能有效提高復合材料的層間抗沖擊韌性。由于 熱塑性聚合物是以粉末狀態(tài)分布在RTM復合材料預制體的層間，因此這些熱塑性聚合物也 不會阻礙RTM充模過程中樹脂的流動。
實施例 實施例1、將雙馬單體樹脂/烯丙基雙酚A/烯丙基苯酚共聚物加入氣流粉碎機中 粉碎至100目，將10份聚醚醚酮粉碎至250目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件 下充分混合，即為RTM雙馬樹脂增韌定型劑。將此定型劑應用于6421RTM/T700復合材料， 其沖擊后壓縮強度從150MPa提高到了 255MPa。 實施例2、將環(huán)氧樹脂與芳香族胺的預聚物粉碎至50 100目，將IO份聚醚砜粉 碎至200 250目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混合，即可作為RTM 環(huán)氧樹脂成型復合材料增強材料的增韌定型劑。將此定型劑應用于3266RTM/T700復合材 料，其沖擊后壓縮強度從170MPa提高到了 265MPa。 實施例3、將環(huán)氧樹脂與芳香族胺的預聚物粉碎至50 100目，將16份酚酞改 性聚醚酮粉碎至200 250目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混合，即 可作為RTM環(huán)氧樹脂成型復合材料增強材料的增韌定型劑。將此定型劑應用于5284RTM/ CCF300復合材料，其沖擊后壓縮強度從154MPa提高到了 242MPa 實施例4、將環(huán)氧樹脂與酸酐的預聚物粉碎至50 100目，將10份聚苯硫醚聚合 物粉碎至200 250目形成粉末組份，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混 合，即可作為酸酐固化RTM環(huán)氧樹脂成型復合材料增強材料的增韌定型劑。
實施例5、將環(huán)氧樹脂與酸酐的預聚物粉碎至50 100目，8份聚醚酰亞胺粉碎至 200 250目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混合，即可作為酸酐固化 RTM環(huán)氧樹脂成型復合材料增強材料的增韌定型劑。 實施例6、將環(huán)氧與氰酸酯樹脂的預聚物粉碎至50 100目，將10份酚酞改性聚 醚砜粉碎至200 250目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混合，即可作 為環(huán)氧改性氰酸酯RTM樹脂成型復合材料增強材料的增韌定型劑。 實施例7、將氰酸酯樹脂預聚物粉碎至50 100目，將20份聚砜粉碎至200 250 目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混合，即可作為RTM氰酸酯樹脂成型 復合材料增強材料的增韌定型劑。 實施例8、將雙馬樹脂與氰酸酯樹脂的預聚物粉碎至50 100目，將20份熱塑性 聚酰亞胺粉碎至200 250目，然后將兩組份在氣流粉碎機中在50目條件下充分混合，即 可作為RTM氰酸酯樹脂成型復合材料增強材料的增韌定型劑。
權利要求
一種RTM預成型體織物粉末定型劑，其特征在于，它由甲組份和乙組份混合組成，甲組份占定型劑總質(zhì)量的5％～80％，余量為乙組份；甲組份為下述物質(zhì)之一酚酞改性聚醚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、熱塑性聚酰亞胺、聚砜、聚醚砜、酚酞改性聚醚砜、聚苯硫醚或聚酰胺；乙組份為下述物質(zhì)之一雙馬單體樹脂/烯丙基雙酚A/烯丙基苯酚共聚物、雙馬樹脂與環(huán)氧樹脂的預聚物、雙馬樹脂與氰酸酯樹脂的預聚物、固體環(huán)氧樹脂、環(huán)氧樹脂與芳香族胺的預聚物、環(huán)氧樹脂與酸酐的預聚物、環(huán)氧與氰酸酯樹脂的預聚物或氰酸酯樹脂預聚物。
2. 如權利要求1所述粉末定型劑的制備方法，其特征在于，制備的步驟如下2. 1、甲組份的制備；將甲組份原料加入氣流粉粹機、冷凍粉碎機或機械粉碎機中粉碎 至100 300目的粒度；2. 2、乙組份的制備；將乙組份原料加入氣流粉粹機、冷凍粉碎機或機械粉碎機中粉碎 至50 100目的粒度；2. 3、混合；按比例稱取粉碎后的甲組份和乙組份，加入到氣流粉碎機中混合1 10分鐘，或者加入到機械混合裝置中混合10 60分鐘即可。
全文摘要
本發(fā)明屬于復合材料制造技術，涉及一種增韌功能型RTM織物粉末預定型劑及其制備方法。本發(fā)明所制備的粉末定型劑由甲組份和乙組份混合組成，甲組份是不會板結、粘連的高性能熱塑性聚合物粉末，同時這些熱塑性粉末在復合材料成型后主要分布在復合材料層間以提高復合材料的抗沖擊強度；乙組份是具有適當軟化點的樹脂狀組份，樹脂狀組份的軟化點在40℃-100℃之間。熱塑性樹脂粉末占定型劑總量的5％-80％，余量為乙組份。本發(fā)明的制備步驟為甲組份的制備；乙組份的制備；混合。本發(fā)明能防止粉末定型劑在室溫長時間貯存條件下發(fā)生板結，提高了織物的預定型效果，并能提高定型織物RTM復合材料的沖擊后壓縮性能，不影響復合材料的耐熱性能和力學性能。本發(fā)明涉及的定型劑包括雙馬樹脂型、環(huán)氧樹脂型、氰酸酯樹脂型定型劑，分別適合于RTM雙馬樹脂、環(huán)氧樹脂和氰酸酯樹脂。
文檔編號D06M15/53GK101760965SQ20091025073
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月10日 優(yōu)先權日2009年12月10日
發(fā)明者劉燕峰, 包建文, 李曄, 鐘翔嶼, 陳祥寶 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院