一种实现立体外观的纤维增强复合材料及其制备工艺的制作方法

本发明涉及纤维增强复合材料，具体为一种实现立体外观的纤维增强复合材料及其制备工艺。

背景技术：

1、环氧树脂是一种高性能热固性树脂，具有优异粘接性、耐热性、耐环境性能，用增强纤维复合制成的复合材料不但具有良好的力学性能、抗疲劳性能和尺寸稳定性，还具有可设计性强和便于制件一体化成型的独特优势；纤维增强复合材料制备时一般会以玻璃纤维布、碳纤维布或其他有机纤维布作为中间层，两层涂覆或浸润胶液，胶液大多为环氧树脂胶液或聚氨酯胶液；但现有工艺中采用的环氧树脂胶的韧性较差，易脆断裂，无法满足实际需求。

2、基于该情况，本申请公开了一种实现立体外观的纤维增强复合材料及其制备工艺，以解决该技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种实现立体外观的纤维增强复合材料及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，包括以下步骤：

4、步骤(1)：将聚氨酯预聚体和环氧树脂混合，85～95℃下反应2～4h，得到聚氨酯改性环氧树脂；将环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂混合均匀，得到树脂基液；

5、将柔性固化剂、poss改性固化剂、4,4-二氨基二苯甲烷混合，超声分散20～30min，得到复配固化剂；

6、步骤(2)：将树脂基液和复配固化剂混合均匀，真空脱泡，得到胶液；

7、在玻璃纤维布两侧涂覆胶液，110～120℃下固化，得到预浸料；取若干片预浸料叠铺，热压复合，得到复合基板；

8、步骤(3)：取磁性油墨，将磁性油墨丝网印刷至复合基板表面，将磁性印版在复合基板上定位，在磁性印版的磁力作用下，磁性油墨在复合基板表面偏移并形成立体印刷图案，干燥固化，得到所述纤维增强复合材料。

9、较优化的方案，步骤(1)中，柔性固化剂的制备步骤为：将三甲基己二胺和乙酸乙酯混合，氮气环境下搅拌均匀，降温至10～15℃，加入聚氨酯预聚体，反应2～3h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到柔性固化剂。

10、较优化的方案，步骤(1)中，poss改性固化剂的制备步骤为：取八环氧基poss和甲苯混合，搅拌均匀，加入苯胺-甲苯溶液，110～115℃反应10～12h，得到苯胺改性poss；再将苯胺改性poss加入至聚醚胺中，110～120℃反应4～6h，旋蒸除去溶剂，得到poss改性固化剂。

11、较优化的方案，所述八环氧基poss、苯胺的摩尔比为1：(3～4)；所述苯胺改性poss的环氧基、聚醚胺的氨基的摩尔比为1：(2～2.2)。

12、较优化的方案，树脂基液中，聚氨酯改性环氧树脂的用量为环氧树脂的15wt％～20wt％；柔性固化剂、poss改性固化剂、4,4-二氨基二苯甲烷的质量比为1：2：(7～8)；所述树脂基液和复配固化剂的质量比为(3～4)：1。

13、较优化的方案，聚氨酯改性环氧树脂中，所述聚氨酯预聚体的用量占体系总质量的15wt％～20wt％。

14、较优化的方案，聚氨酯预聚体的制备步骤为：取聚醚二元醇，110～120℃下脱水1～2h，再将脱水后的聚醚二元醇、羟基硅油和异佛尔酮二异氰酸酯混合，氮气环境下升温至90～95℃，反应2～3h，得到聚氨酯预聚体。

15、较优化的方案，柔性固化剂制备时，所述三甲基己二胺的氨基、聚氨酯预聚体的异氰酸酯基的摩尔比为2：1；聚氨酯预聚体制备时，所述聚醚二元醇、羟基硅油、异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为3：1：8。

16、较优化的方案，所述磁性油墨包括连接料，所述连接料为聚氨酯改性环氧树脂。

17、较优化的方案，根据以上任意一项所述的制备工艺制备的纤维增强复合材料。

18、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

19、本申请公开了一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，方案以玻璃纤维为中间层，两侧涂覆胶液后固化形成预浸料，再通过若干预浸料叠铺，热压复合形成复合基板，该复合基板具有较优异的力学性能，且抗冲击性能得到改善；另一方面，方案在复合基板表面丝网印刷磁性油墨，再利用磁性印版在复合基板表面定位，磁性印版上设有待印刷的图案，磁性油墨在在磁性印版的磁力作用下偏移，从而使图案呈现出立体观感，形成具有立体感的纹理，干燥后可再进行后加工，以制得立体外观的纤维增强复合材料。

20、在本方案中，本申请先通过聚氨酯预聚体和环氧树脂混合改性，以制得聚氨酯改性环氧树脂，将聚氨酯改性环氧树脂与常规环氧树脂混合复配，以得到树脂基液；聚氨酯改性环氧树脂的存在能够对产品进行增韧，提高复合材料的抗冲击性能和综合力学性能；在此基础上，方案利用三甲基己二胺与聚氨酯预聚体反应，氨基与异氰酸酯基反应封端，以形成端氨基柔性固化剂；另一方面利用八环氧基poss与聚醚胺接枝反应，生成接枝有poss基团的poss改性固化剂，利用柔性固化剂、poss改性固化剂和小分子固化剂4,4-二氨基二苯甲烷复配，以得到复配固化剂，将复配固化剂与树脂基液混合形成环氧树脂胶液，干燥固化后由于柔性链段的增韧效果，产品的抗冲击性能得到改善，同时由于poss改性固化剂的存在，产品的拉伸强度等性能也能够满足实际需求，且产品的耐水性能也得到改善。

21、本发明中还限定了后续磁性油墨的连接料，采用聚氨酯改性环氧树脂作为磁性油墨的连接料，配合磁性色料以及其他助剂制备磁性油墨，这样磁性油墨在复合基板的粘附性能更为优异，与产品也更为适配。

22、本发明公开了一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，方案设计合理，各组分用量调配适宜，制备得到的纤维增强复合材料不仅具有较优异的力学性能，而且耐冲击性能优异，耐水性好，且复合材料表面呈现出立体外观，美观度大大提升，可广泛适用于多个领域，具有优异的实用性。

技术特征：

1.一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，柔性固化剂的制备步骤为：将三甲基己二胺和乙酸乙酯混合，氮气环境下搅拌均匀，降温至10～15℃，加入聚氨酯预聚体，反应2～3h，反应结束后减压蒸馏除去溶剂，得到柔性固化剂。

3.根据权利要求1所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中，poss改性固化剂的制备步骤为：取八环氧基poss和甲苯混合，搅拌均匀，加入苯胺-甲苯溶液，110～115℃反应10～12h，得到苯胺改性poss；再将苯胺改性poss加入至聚醚胺中，110～120℃反应4～6h，旋蒸除去溶剂，得到poss改性固化剂。

4.根据权利要求3所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：所述八环氧基poss、苯胺的摩尔比为1：(3～4)；所述苯胺改性poss的环氧基、聚醚胺的氨基的摩尔比为1：(2～2.2)。

5.根据权利要求1所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：树脂基液中，聚氨酯改性环氧树脂的用量为环氧树脂的15wt％～20wt％；柔性固化剂、poss改性固化剂、4,4-二氨基二苯甲烷的质量比为1：2：(7～8)；所述树脂基液和复配固化剂的质量比为(3～4)：1。

6.根据权利要求1所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：聚氨酯改性环氧树脂中，所述聚氨酯预聚体的用量占体系总质量的15wt％～20wt％。

7.根据权利要求2所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：聚氨酯预聚体的制备步骤为：取聚醚二元醇，110～120℃下脱水1～2h，再将脱水后的聚醚二元醇、羟基硅油和异佛尔酮二异氰酸酯混合，氮气环境下升温至90～95℃，反应2～3h，得到聚氨酯预聚体。

8.根据权利要求7所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：柔性固化剂制备时，所述三甲基己二胺的氨基、聚氨酯预聚体的异氰酸酯基的摩尔比为2：1；聚氨酯预聚体制备时，所述聚醚二元醇、羟基硅油、异佛尔酮二异氰酸酯的摩尔比为3：1：8。

9.根据权利要求1所述的一种实现立体外观的纤维增强复合材料的制备工艺，其特征在于：所述磁性油墨包括连接料，所述连接料为聚氨酯改性环氧树脂。

10.根据权利要求1～9中任意一项所述的制备工艺制备的纤维增强复合材料。

技术总结本发明涉及纤维增强复合材料技术领域，具体为一种实现立体外观的纤维增强复合材料及其制备工艺。方案以玻璃纤维为中间层，两侧涂覆胶液后固化形成预浸料，再通过若干预浸料叠铺，热压复合形成复合基板，该复合基板具有较优异的力学性能，且抗冲击性能得到改善；另一方面，方案在复合基板表面丝网印刷磁性油墨，再利用磁性印版在复合基板表面定位，磁性印版上设有待印刷的图案，磁性油墨在在磁性印版的磁力作用下偏移，从而使图案呈现出立体观感，形成具有立体感的纹理，以制得立体外观的纤维增强复合材料。制备得到的纤维增强复合材料不仅具有较优异的力学性能，而且耐冲击性能优异，耐水性好，具有优异的实用性。技术研发人员：陈建,廖小强,王碧武,卢淼受保护的技术使用者：广东纵胜新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29