一种高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料及其制备方法

本发明涉及环氧树脂预浸料，尤其涉及一种高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料及其制备方法。

背景技术：

1、被动阻尼技术是实现减振降噪、提升服役稳定性的核心技术手段，其中，高分子橡胶阻尼材料凭借良好的粘滞耗能特性、成型工艺简便等优势，已广泛应用于各类中低端减振场景。随着各领域设备（比如轨道交通、风电设备、车载设备、精密仪器等）向轻量化、结构功能一体化、长寿命、全天候服役方向迭代升级，传统橡胶阻尼材料的固有技术缺陷日益凸显，已无法满足高端设备的使用要求，主要体现在：①橡胶材料力学模量低、结构刚性差，仅可作为辅助贴片式阻尼层使用，不具备结构承载能力，难以实现“结构承载+减振降噪”一体化设计，构件集成度低、装配工序繁琐；②橡胶材料有效阻尼温域狭窄，仅集中在0~40℃区间，在高低温交变环境下易出现低温脆化、高温软化蠕变等问题，减振性能衰减显著；③橡胶高分子链耐水解、耐氧化性能较差，在高湿、户外服役环境下易开裂、粉化，阻尼性能快速衰减，设备维护成本高、服役寿命短；④橡胶材料与纤维复合材料铺叠工艺兼容性差，难以制备异形一体化结构件，成型适配性严重不足。

2、环氧树脂复合材料具备比强度高、结构尺寸稳定性好、可一体化成型等优势，是实现结构阻尼一体化的理想材料。为克服传统橡胶阻尼材料承载能力弱、成型性差以及耐候性不足等的弊端，研发环氧树脂基阻尼预浸料显得尤为重要。但当前现有的阻尼环氧树脂预浸料仍存在多项关键技术瓶颈，难以满足高端装备全天候、高稳定服役需求，具体缺陷为：①阻尼性能与力学性能、耐水性能存在固有矛盾：现有阻尼预浸料多采用普通双酚a型刚性环氧树脂，分子链段刚性强、运动能力弱，本征阻尼损耗极低，需通过添加大量云母、炭黑、无机压电粉体等填料提升阻尼性能；但高含量无机填料易在树脂基体中团聚，增加体系微观孔隙缺陷，破坏树脂与纤维的界面结合状态，导致复合材料力学强度、韧性及耐水耐湿热性能大幅下降，始终存在“阻尼性能提升而综合力学性能劣化”的问题。②树脂改性体系单一，综合性能协同性差：目前行业研究多集中于单一二聚酸改性环氧树脂或单一聚醚改性环氧树脂的应用，单一二聚酸改性环氧树脂具备良好的疏水阻尼特性，但分子链柔性不足，宽温域减振稳定性较差；单一聚醚改性环氧树脂的低温阻尼及增韧效果优异，但交联网络疏松、表面疏水性能薄弱，材料吸水率高，湿热环境下性能衰减严重。③固化体系工艺适配性不足：现有预浸料固化体系分为常温胺固化体系与中高温固化体系两类，常温胺固化体系的室温反应活性高，预浸料储存周期极短，无法实现批量备货与长途运输；传统双氰胺/改性脲中温固化体系的常温惰性强，预浸料铺叠后坯料松散、易滑移错位，无自主定型能力，需依赖专用夹具、模具固定，无法适配异形构件分步铺叠成型，导致生产效率低、工艺适配性差。④耐水耐湿热性能薄弱：传统刚性环氧树脂固化后脆性大，湿热环境下易产生微观裂纹，水分子可沿裂纹快速渗透扩散；柔性环氧树脂交联密度低、内部孔隙率高，水汽易侵入基体内部，导致复合材料阻尼性能、力学性能在高湿工况下快速衰减，无法适配户外、高湿、高低温交变的复杂服役环境。

3、综上，传统橡胶阻尼材料无法兼顾结构承载与长寿命服役性能，现有阻尼环氧树脂预浸料普遍存在阻尼、力学、耐水性能等无法协同匹配，成型工艺适配性差、温域适应性窄等技术痛点，亟需研发一种基于具备本征宽温域高阻尼、无高比例填料掺杂、可常温自定型、中温快速固化且具有高耐水耐湿热性能的多功能阻尼环氧树脂预浸料，填补现有技术空白，实现结构承载、减振降噪、耐候防护一体化，满足高端装备全天候稳定服役的核心需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料及其制备方法。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料，所述高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料的树脂原料包含双柔性环氧树脂基体、常温熟化剂、固化剂、固化促进剂和助剂；

4、所述双柔性环氧树脂基体包含二聚酸改性环氧树脂和聚醚改性柔性环氧树脂，以双柔性环氧树脂基体为100质量份计，其中，二聚酸改性环氧树脂60~75质量份，聚醚改性柔性环氧树脂25~40质量份。

5、作为优选，所述二聚酸改性环氧树脂的环氧当量为280~580g/eq，25℃下的旋转粘度为30000~50000cp；

6、所述聚醚改性柔性环氧树脂的软段质量含量为30~45%。

7、作为优选，所述常温熟化剂为环氧封端改性聚醚胺，常温熟化剂的质量为双柔性环氧树脂基体的3~6%。

8、作为优选，所述固化剂为双氰胺，双氰胺的粒径为5~10μm；

9、所述固化剂的质量为双柔性环氧树脂基体的4~7%。

10、作为优选，所述固化促进剂为改性脲，固化促进剂的质量为双柔性环氧树脂基体的1.2~2.5%。

11、作为优选，所述助剂包含有机硅消泡剂、聚醚流变调节剂和硅烷偶联剂，助剂的质量为双柔性环氧树脂基体的2.3~4.5%。

12、本发明还提供了所述的高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料的制备方法，包含如下步骤：

13、1）将二聚酸改性环氧树脂、聚醚改性柔性环氧树脂、常温熟化剂、固化剂、固化促进剂和助剂混合，真空脱泡，得到双柔性阻尼环氧树脂胶液；

14、2）采用干法热熔浸胶工艺，将连续纤维织物通过双柔性阻尼环氧树脂胶液进行浸胶，收卷，得到原生预浸料坯料；

15、3）将原生预浸料坯料静置进行熟化，即得双柔性阻尼环氧树脂预浸料。

16、作为优选，步骤2）所述浸胶的浸胶辊温度为35~40℃；

17、步骤3）所述熟化的温度为22±3℃，熟化的时间为18~24h。

18、作为优选，所述双柔性阻尼环氧树脂预浸料中环氧树脂的质量含量为32~42%。

19、本发明的有益效果：

20、本发明采用二聚酸改性环氧树脂与聚醚改性柔性环氧树脂复配的双柔性树脂基体，替代传统单一刚性环氧树脂体系或单一柔性环氧树脂体系，二聚酸改性环氧树脂携带超长烷基疏水侧链，分子链空间滑移自由度高，受力振动过程中可通过链段扭转、摩擦耗散大量振动能量，为树脂基体提供基础阻尼性能；聚醚改性环氧树脂的主链富含-c-o-c-柔性软段，玻璃化转变温度低，可在-20~60℃的宽温域内持续发生粘滞滑移形变，显著提升基体柔顺性，有效弥补二聚酸改性环氧树脂低温阻尼性能不足的缺陷；两种改性环氧树脂协同作用，融合二聚酸改性环氧树脂的疏水高阻尼特性和聚醚改性环氧树脂的宽温域柔性增韧特性，无需掺杂无机阻尼填料，即可构建双链段滑移耗能的本征高阻尼机制，彻底解决传统填料改性导致的力学性能劣化问题。

21、二聚酸改性环氧树脂的超长烷基疏水侧链均匀分布于树脂基体内部及表面，有效降低材料表面能，形成分子级疏水屏蔽层，抑制水分子的吸附与表层渗透；聚醚改性环氧树脂的柔性软段可有效分散基体内部应力，抑制湿热环境下微观裂纹的萌生与扩展，阻断水分子沿微裂纹快速渗透的通道；两种改性环氧树脂复配的交联网络致密度高，孔隙率低，可形成“分子级疏水屏蔽+柔性致密网络抗渗水”的双重耐水结构，从表层疏水防渗、内部结构抗裂阻水双重维度提升树脂基体抗渗水能力，解决现有环氧树脂预浸料吸水率高、湿热性能衰减严重的问题，大幅改善耐水、耐湿热老化性能。

22、采用温度分级响应的三元固化体系，以环氧封端改性聚醚胺为常温熟化剂，常温（15~30℃）区间内仅发生低度缔合反应，环氧基团交联度仅为12~18%，预浸料仅实现定型增粘效果，无完全交联反应，完整保留后续固化活性，保障储存稳定性；以双氰胺为主固化剂、改性脲为固化促进剂，中温区间（100~130℃）内改性脲快速活化双氰胺，触发大规模环氧基团进行开环交联反应，双柔性分子链充分键合交联，环氧基团交联度可达92%以上，短时间内完成固化成型，兼顾结构致密性与量产效率，在保障预浸料储存稳定性与异形结构成型工艺性的同时，大幅提升固化效率（固化周期缩短30%以上）与构件结构致密性，最终制备得到宽温域、高耐水、高性能、工艺适配性强的阻尼环氧树脂预浸料。

23、本发明的高耐水宽温域双柔性阻尼环氧树脂预浸料兼具常温自主定型、中温快速固化双重特性，异形复杂结构铺叠成型无需专用工装夹具，大幅简化成型工序、提高生产效率，且低温储存稳定性优异，可满足工业化批量生产、长途运输及长期备货的产业化需求。