本發明屬于復合材料技術領域，特別涉及一種耐低溫高韌性復合材料及其制備方法。

背景技術：

在材料行業的發展中，復合材料以其優異的特性和相對簡易的制造工藝，被人們廣泛關注和研究，在航空航天、汽車、建筑等行業中均有廣泛使用。現代高科技的發展離不開復合材料，復合材料對現代科學技術的發展，有著十分重要的作用。復合材料的研究深度和應用廣度及其生產發展的速度和規模，已成為衡量一個國家科學技術先進水平的重要標志之一。進入21世紀以來，全球復合材料市場快速增長，亞洲尤其中國市場增長較快。2003～2008年間中國年均增速為15%，印度為9.5%，而歐洲和北美年均增幅僅為4%。

現有技術中的一些復合材料雖然在正常的工作環境和溫度中應用較好，但對于一些需求韌性高的復合材料場合而言，現有復合材料在使用過程中會出現高形變，甚至出現斷裂的問題，這嚴重影響了該類復合材料的使用壽命。在一些工作溫度降低的場合，如冰箱等溫度較高低設備中使用的復合材料，如果不能耐受較低的溫度則會造成設備的損壞，影響其使用。因而，開發一種能夠在低溫環境下仍具備高韌性的復合材料有其一定的現實意義。

技術實現要素：

針對上述缺陷，本發明的目的是提供一種耐低溫高韌性復合材料及其制備方法，在現有復合材料配方中加入乙氧酰胺苯甲酯、維生素A棕櫚酸酯、5-氨基乙酰丙酸、月桂基三甲基溴化銨等物質，使該材料在低溫下能夠具備高的韌性，進而滿足使用需求。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種耐低溫高韌性復合材料，包含如下重量組份的各物質：酚醛樹脂30-40份、氫氧化鎂3-7份、檸檬酸三丁酯10-13份、硬脂酸酰胺4-9份、聚四氟乙烯5-9份、云母粉1-4份、碳纖維2-5份、乙氧酰胺苯甲酯8-12份、維生素A棕櫚酸酯9-14份、5-氨基乙酰丙酸7-10份、月桂基三甲基溴化銨4-8份、1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇10-15份、1,3-二氫-吲哚-2-酮5-9份。

優選的，所述酚醛樹脂35-40份、氫氧化鎂4-6份、檸檬酸三丁酯10-12份、硬脂酸酰胺5-8份、聚四氟乙烯6-8份、云母粉1-3份、碳纖維2-4份、乙氧酰胺苯甲酯9-11份、維生素A棕櫚酸酯10-13份、5-氨基乙酰丙酸8-10份、月桂基三甲基溴化銨5-7份、1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇11-13份、1,3-二氫-吲哚-2-酮6-8份。

優選的，所述酚醛樹脂38份、氫氧化鎂5份、檸檬酸三丁酯11份、硬脂酸酰胺7份、聚四氟乙烯7份、云母粉2份、碳纖維3份、乙氧酰胺苯甲酯10份、維生素A棕櫚酸酯12份、5-氨基乙酰丙酸9份、月桂基三甲基溴化銨6份、1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇12份、1,3-二氫-吲哚-2-酮7份。

一種耐低溫高韌性復合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1：將酚醛樹脂30-40份、檸檬酸三丁酯10-13份、硬脂酸酰胺4-9份、乙氧酰胺苯甲酯8-12份和維生素A棕櫚酸酯9-14份加入反應釜中，升高溫度至80-90℃，攪拌反應20-30min，得混合液A；

S2：聚四氟乙烯5-9份和1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇10-15份制備成混合液；隨后向其中加入研磨后至80-120目的氫氧化鎂3-7份和云母粉1-4份、碳纖維2-5份；升高溫度至120--140℃，攪拌反應30-40min，得混合液B；

S3：5-氨基乙酰丙酸7-10份、月桂基三甲基溴化銨4-8份、1,3-二氫-吲哚-2-酮5-9份混合，隨后超聲反應5-10min制備成混合液C；

S4：將混合液A、混合液B混合，先在溫度130-140℃先攪拌反應30-40min，隨后繼續升高溫度至160-180℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應1-3h，待反應冷卻后即可得到所述耐低溫高韌性復合材料。

優選的，步驟S1中所述溫度為85℃，以速率550r/min攪拌反應25min。

優選的，步驟S2中所述溫度為125℃，以速率800r/min攪拌反應35min。

優選的，步驟S3中超聲的功率為2500W，反應8min。

優選的，步驟S4中先在溫度135℃，以速率1000r/min攪拌反應35min，隨后繼續升高溫度至170℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應2h，滴加時間15min。

本發明與現有技術相比，其有益效果為：

本發明所述耐低溫高韌性復合材料，通過在原有復合材料配方中加入乙氧酰胺苯甲酯、維生素A棕櫚酸酯、5-氨基乙酰丙酸、月桂基三甲基溴化銨、1,3-二氫-吲哚-2-酮物質，改變原有復合材料構成，提高了其在低溫環境下的韌性。該耐低溫高韌性復合材料在溫度零下5℃-零下20℃仍然具備良好的韌性，彎曲強度為80-100MPa。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步的說明。

實施例1

S1：將酚醛樹脂30份、檸檬酸三丁酯10份、硬脂酸酰胺4份、乙氧酰胺苯甲酯8份和維生素A棕櫚酸酯9份加入反應釜中，升高溫度至80℃，以速率550r/min攪拌反應20min，得混合液A；

S2：聚四氟乙烯5份和1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇10份制備成混合液；隨后向其中加入研磨后至80目的氫氧化鎂3份和云母粉1份、碳纖維2份；升高溫度至120℃，以速率800r/min攪拌反應30min，得混合液B；

S3：5-氨基乙酰丙酸7份、月桂基三甲基溴化銨4份、1,3-二氫-吲哚-2-酮5份混合，隨后在2500W功率超聲反應5min制備成混合液C；

S4：將混合液A、混合液B混合，先在溫度130℃先以速率1000r/min攪拌反應30min，隨后繼續升高溫度至160℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應1h，滴加15min，待反應冷卻后即可得到所述耐低溫高韌性復合材料。

在溫度零下5℃仍然具備良好的韌性，彎曲強度為100MPa。

對比例1

S1：將酚醛樹脂30份和檸檬酸三丁酯10份加入反應釜中，升高溫度至80℃，以速率550r/min攪拌反應20min，得混合液A；

S2：向聚四氟乙烯5份其中加入研磨后至80目的氫氧化鎂3份和云母粉1份、碳纖維2份；升高溫度至120℃，以速率800r/min攪拌反應30min，得混合液B；

S3：將混合液A、混合液B混合，先在溫度130℃先以速率1000r/min攪拌反應30min，隨后繼續升高溫度至160℃反應1h，待反應冷卻后即可得到所述耐低溫高韌性復合材料。

在溫度零下5℃韌性較差，彎曲強度為25MPa。

實施例2

S1：將酚醛樹脂40份、檸檬酸三丁酯13份、硬脂酸酰胺9份、乙氧酰胺苯甲酯12份和維生素A棕櫚酸酯14份加入反應釜中，升高溫度至90℃，以速率550r/min攪拌反應30min，得混合液A；

S2：聚四氟乙烯9份和1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇15份制備成混合液；隨后向其中加入研磨后至120目的氫氧化鎂7份和云母粉4份、碳纖維5份；升高溫度至140℃，以速率800r/min攪拌反應40min，得混合液B；

S3：5-氨基乙酰丙酸10份、月桂基三甲基溴化銨8份、1,3-二氫-吲哚-2-酮9份混合，隨后在2500W功率超聲反應10min制備成混合液C；

S4：將混合液A、混合液B混合，先在溫度140℃先以速率1000r/min攪拌反應40min，隨后繼續升高溫度至180℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應3h，滴加15min，待反應冷卻后即可得到復合材料。

在溫度零下10℃仍然具備良好的韌性，彎曲強度為95MPa。

對比例2

S1：將酚醛樹脂40份和檸檬酸三丁酯13份加入反應釜中，升高溫度至90℃，以速率550r/min攪拌反應30min，得混合液A；

S2：隨后向聚四氟乙烯9份加入研磨后至120目的氫氧化鎂7份和云母粉4份、碳纖維5份；升高溫度至140℃，以速率800r/min攪拌反應40min，得混合液B；

S3：將混合液A、混合液B混合，先在溫度140℃先以速率1000r/min攪拌反應40min，隨后繼續升高溫度至180℃反應3h，待反應冷卻后即可得到復合材料。

在溫度零下10℃韌性較差，彎曲強度為21MPa。

實施例3

S1：將酚醛樹脂35份、檸檬酸三丁酯10份、硬脂酸酰胺5份、乙氧酰胺苯甲酯9份和維生素A棕櫚酸酯10份加入反應釜中，升高溫度至80℃，以速率550r/min攪拌反應20min，得混合液A；

S2：聚四氟乙烯6份和1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇10份制備成混合液；隨后向其中加入研磨后至100目的氫氧化鎂4份和云母粉1份、碳纖維2份；升高溫度至125℃，以速率800r/min攪拌反應30min，得混合液B；

S3：5-氨基乙酰丙酸8份、月桂基三甲基溴化銨5份、1,3-二氫-吲哚-2-酮5份混合，隨后在2500W功率超聲反應5min制備成混合液C；

S4：將混合液A、混合液B混合，先在溫度130℃先以速率1000r/min攪拌反應30min，隨后繼續升高溫度至165℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應1h，滴加15min，待反應冷卻后即可得到所述耐低溫高韌性復合材料。

在溫度零下15℃仍然具備良好的韌性，彎曲強度為90MPa。

實施例4

S1：將酚醛樹脂40份、檸檬酸三丁酯12份、硬脂酸酰胺8份、乙氧酰胺苯甲酯11份和維生素A棕櫚酸酯13份加入反應釜中，升高溫度至90℃，以速率550r/min攪拌反應30min，得混合液A；

S2：聚四氟乙烯8份和1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇15份制備成混合液；隨后向其中加入研磨后至120目的氫氧化鎂6份和云母粉3份、碳纖維4份；升高溫度至135℃，以速率800r/min攪拌反應40min，得混合液B；

S3：5-氨基乙酰丙酸10份、月桂基三甲基溴化銨7份、1,3-二氫-吲哚-2-酮9份混合，隨后在2500W功率超聲反應10min制備成混合液C；

S4：將混合液A、混合液B混合，先在溫度140℃先以速率1000r/min攪拌反應40min，隨后繼續升高溫度至175℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應3h，滴加15min，待反應冷卻后即可得到所述耐低溫高韌性復合材料。

在溫度零下18℃仍然具備良好的韌性，彎曲強度為85MPa。

實施例5

S1：將酚醛樹脂38份、檸檬酸三丁酯11份、硬脂酸酰胺7份、乙氧酰胺苯甲酯10份和維生素A棕櫚酸酯12份加入反應釜中，升高溫度至85℃，以速率550r/min攪拌反應25min，得混合液A；

S2：聚四氟乙烯7份和1-(4-羥基苯基)-2-(甲基氨基)乙醇12份制備成混合液；隨后向其中加入研磨后至120目的氫氧化鎂5份和云母粉2份、碳纖維3份；升高溫度至125℃，以速率800r/min攪拌反應35min，得混合液B；

S3：5-氨基乙酰丙酸9份、月桂基三甲基溴化銨6份、1,3-二氫-吲哚-2-酮7份混合，隨后在2500W功率超聲反應8min制備成混合液C；

S4：將混合液A、混合液B混合，先在溫度135℃先以速率1000r/min攪拌反應35min，隨后繼續升高溫度至170℃，邊滴加混合液C邊攪拌反應2h，滴加15min，待反應冷卻后即可得到所述耐低溫高韌性復合材料。

在溫度零下20℃仍然具備良好的韌性，彎曲強度為80MPa。

本發明不限于這里的實施例，本領域技術人員根據本發明的揭示，不脫離本發明范疇所做出的改進和修改都應該在本發明的保護范圍之內。