CN111205596A - 一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料及其生产工艺 - Google Patents

一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料及其生产工艺 Download PDF

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CN111205596A CN202010120547.0A CN202010120547A CN111205596A CN 111205596 A CN111205596 A CN 111205596A CN 202010120547 A CN202010120547 A CN 202010120547A CN 111205596 A CN111205596 A CN 111205596A
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Abstract

本发明公开了一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料及其生产工艺，涉及树脂基复合材料领域，所述环氧碳纤维毡预浸料包括重量百分比为20～45％的短切碳纤维毡，重量百分比为55～80％的可快速增稠的环氧树脂组合物，所述可快速增稠的环氧树脂组合物包括快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂，本发明还公开了该种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，所述环氧碳毡预浸料力学性能良好，为准各向同性材料，结构设计和铺贴工艺简单，在140～160℃模压3～10min快速成型，可实现碳纤维复合材料制件低成本批量化生产。

Description

一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料及其生产工艺
技术领域
本发明涉及树脂基复合材料领域，特别涉及一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料及其生产工艺。
背景技术
在节能环保的大环境趋势下，汽车产业的发展方向也正朝向绿色环保以及轻量化方法发展。碳纤维增强体的树脂基复合材料作为一种轻质、高强度的新型材料，具有高比强度、高机械性能、高比模量、高抗冲击能力以及高耐腐蚀能力等诸多优良的特性，综合性能超过铝合金及高强度钢，是汽车部件轻量化应用的优选材料。然而，高昂的成本限制了碳纤维复合材料的广泛应用。碳纤维复合材料源于航空航天领域，在航空航天复合材料制件中，碳纤维、树脂与后续工艺的成本基本是20/80的关系，所以要降低复合材料的成本，关键是解决占比80％的工艺成本。目前，采用连续碳纤维的单向预浸料或编织布预浸料的热压罐或模压成型工艺结构和铺层设计复杂，材料利用率低，成型时间长，无法实现碳纤维复合材料部件低成本批量化生产。
中国专利公开号为CN102775622的专利公开了一种纤维增强热塑性复合材料的制备方法及其应用，该专利的纤维增强热塑性复合材料通过编织工艺成型，得到了三维结构的复合材料，虽然赋予材料较高的刚度，但是由于树脂成型过程所需温度较高，使注塑成本也随之提高。
片状模塑料(SMC)模压成型是一种先进的树脂基复合材料成型方法，但是玻纤增强的SMC强度较差，无法满足材料轻量化替代对材料轻质高强的要求，并且不饱和树脂采用苯乙烯作溶剂无法满足汽车部件低VOC排放的环保要求。采用连续碳纤维短切增强的环氧SMC虽然能够有效提高复合材料强度，但仍存在碳纤维不易分散均匀，材料力学性能离散性较大缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，该材料为纤维增强热固性树脂复合材料，主要用于模压快速成型生产碳纤维复合材料制件领域。本发明的另一目的在于提供一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，以解决现有技术中导致的上述多项缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，所述环氧短切碳纤维毡预浸料，包括重量百分比为20～45％的短切碳纤维毡，重量百分比为55～80％的可快速增稠的环氧树脂组合物，所述可快速增稠的环氧树脂组合物包括快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂，所述快速固化环氧树脂包括环氧树脂、稀释剂、潜伏性环氧固化剂、固化促进剂和助剂，所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂包括脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺和聚酰胺。
优选地，所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂包括含伯氨基和仲氨基基团的单胺或多元胺的脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺和聚酰胺以及改性脂肪胺、改性脂环胺、改性芳香胺、改性聚醚胺和改性聚酰胺中的一种或多种。
优选地，所述短切碳纤维毡采用回收碳纤维短切丝、连续碳纤维短切丝和碳纤维织物废边料短丝经无纺工艺制成，所述短切碳纤维长度为5～200mm，优选为30～100mm，所述短切碳纤维毡面密度为20～800g/m2，优选为50～600g/m2。
优选地，所述快速固化环氧树脂具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：12～40。
优选地，所述快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂按比例混合均匀25℃初始粘度为5.0～50Pa.s，所述的环氧树脂组合物经过熟化处理后25℃粘度为2000～500000Pa.s，150℃凝胶时间≤60sec。
优选地，所述稀释剂为含环氧官能团的活性稀释剂，所述环氧固化剂包括芳香胺类、双氰胺类、有机酰肼类、改性芳香胺类、改性双氰胺类、改性有机酰肼类和线性酚醛树脂，所述促进剂包括有机脲、改性有机脲、咪唑和改性咪唑，所述助剂包括浸润剂、消泡剂和内脱模剂。
优选地，所述环氧短切碳纤维毡预浸料具有140℃～160℃，模压3～10min快速固化成型，所述环氧短切碳纤维毡预浸料拉伸强度大于200Mpa，拉伸模量大于20Gpa，弯曲强度大于300Mpa，弯曲模量大于20Gpa。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下具体步骤：
a、将环氧树脂、稀释剂、环氧固化剂、促进剂和助剂加到双轴树脂混合机中搅拌混合均匀得到快速固化环氧树脂，并于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂与含胺基活泼氢的环氧增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按比例抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、通过树脂胶槽刮刀将可快速增稠的环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下承载膜上，形成环氧树脂膜；
d、然后快速固化环氧树脂膜覆盖在短切碳纤维毡上、下表面，叠成上下为环氧树脂膜，中间为短切碳纤维毡的三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂组合物充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡环氧树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在烘房熟化处理，使环氧树脂快速增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
优选地，步骤e中熟化处理的熟化温度为20～70℃，时间为1～200hrs。
本发明获得的有益效果：
(1)本发明采用了低成本的回收碳纤维短切丝、连续碳纤维短切丝和碳纤维织物废边料短切丝作为原料，使得复合材料的成本大大降低。
(2)本发明得到的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为5～50Pa.s，初始粘度低有利于环氧树脂充分浸润碳纤维，经熟化快速增稠处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为2000～500000Pa.s，与连续纤维预浸料粘度相当，短切碳纤维毡预浸料裁切、铺贴操作工艺性良好，操作方便。
(3)本发明环氧树脂组合物在150℃凝胶时间≤60sec，环氧短切碳纤维毡预浸料具有在140～160℃条件模压快速成型特性，能够将环氧复合材料部件成型周期缩短到3～10min，并且环氧短切碳纤维毡预浸料为准各向同性材料，结构设计和铺贴工艺简单，有利于在碳纤维复合材料低成本批量化生产。
(4)本发明制备的碳纤维复合材料力学性能良好，拉伸强度达到200Mpa以上，拉伸模量达到20Gpa以上，弯曲强度达到350Mpa以上，弯曲模量达到20Gpa以上，力学性能与铝合金强度相当。
(5)本发明提供的短切碳纤维毡预浸料包括的快速增稠的环氧树脂组合物不含易挥发的小分子化合物和溶剂，满足低VOC环保要求。
附图说明
图1为快速成型的环氧短切碳纤维毡预浸料生产工艺的流程图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
使用的短切碳纤维毡原材料：
A、ELG回收短切碳纤维毡，采用的短切碳纤维毡是通过ELG高温裂解法回收的碳纤维短切后通过无纺针刺工艺制得，常用规格短切碳纤维毡A1、A2、A3和A4面密度分别为：100g/m2(克每平方米)、200g/m2、300g/m2、400g/m2。
B、东丽T700短切碳纤维毡，采用的短切碳纤维毡是东丽T700连续碳纤维短切后通过无纺针刺工艺制得，该短切碳纤维毡面密度为260g/m2。
C、东丽T700回收短切碳纤维毡，采用的短切碳纤维毡是回收的东丽T700碳纤维织物边废料短切碳纤维通过无纺针刺工艺制得，该短切碳纤维毡面密度为300g/m2。
D、SGL回收短切碳纤维毡，采用的短切碳纤维毡是SGL回收的SGL碳纤维织物边废料短切碳纤维通过无纺针刺工艺制得，该短切碳纤维毡面密度为440g/m2。
环氧短切碳纤维毡预浸料进行性能测试，方法如下:
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃的初始粘度。
2.采用TADHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂糊在25℃的粘度。
3.裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000041
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000042
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间。
5.基于GB/T 1446-2005标准采用电子万能拉力试验机的测定方法，测试可回收短切碳纤维毡预浸料快速成型工艺制备的复合材料产品的力学性能，其中拉伸性能基于GB/T1447-2005标准测试，包括拉伸强度，拉伸模量；弯曲性能基于GB/T 1449-2005标准测试，包括弯曲强度，弯曲模量。
6.基于GB/T19466-2004标准采用DSC(TADSC Q20)测定可回收短切碳纤维毡预浸料快速成型工艺制备的复合材料制品的Tg。
以下为具体实施例
实施例1：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A3的重量百分比为39％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为61％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，工艺的流程由图1所示，包括以下工序：
a、将环氧树脂，含三个环氧官能团的活性稀释剂，酰肼固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度0.25～0.30mm环氧树脂膜；
d、将面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A3放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装。
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在50℃的烘房熟化处理10hrs，使环氧树脂增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为10Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为24210Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000051
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000052
得到树脂平均含量为R/C＝61.2％，碳纤维含量重量比达38.8％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为47sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切4pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将4pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力8.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度252MPa，拉伸模量22.1GPa，弯曲强度374MPa，弯曲模量22.8GPa；90°方向拉伸强度341MPa，拉伸模量31.7GPa，弯曲强度498MPa，弯曲模量33.2GPa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为123.5℃。
实施例2：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为200g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2的重量百分比为30％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为70％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，含三个环氧官能团的活性稀释剂，酰肼固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度成0.15～0.20mm环氧树脂糊膜层；
d、将面密度为200g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在35℃的烘房熟化处理20hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为13Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为8210Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000071
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000072
得到树脂平均含量为R/C＝68.5％，碳纤维含量重量比达31.5％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为55sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切6pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将6pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°/+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力8.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度259MPa，拉伸模量21.6GPa，弯曲强度347MPa，弯曲模量21.8GPa；90°方向拉伸强度333MPa，拉伸模量37.8GPa，弯曲强度573MPa，弯曲模量35.8GPa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为124.3℃。
实施例3：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为400g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A4的重量百分比为39％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为61％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，含两个环氧官能团的活性稀释剂，双氰胺，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度成0.30～0.35mm环氧树脂糊膜层；
d、将面密度为400g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A4放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在70℃的烘房熟化处理2hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为5Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为486000Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000081
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000082
得到树脂平均含量为R/C＝60.8％，碳纤维含量重量比达39.2％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为42sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切3pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将3pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力10.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度235MPa，拉伸模量20.8GPa，弯曲强度303MPa，弯曲模量21.1GPa；90°方向拉伸强度332MPa，拉伸模量31.5GPa，弯曲强度358MPa，弯曲模量34.1GPa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为127.5℃。
实施例4：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为100g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A1的重量百分比为20％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为80％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：2.7。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，双氰胺，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:2.7的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度成0.15～0.20mm环氧树脂糊膜层；
d、将面密度为100g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A1放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在20℃的烘房熟化处理7天，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为20Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为2200Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000101
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000102
得到树脂平均含量为R/C＝79.5％，碳纤维含量重量比达20.5％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为58sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切8pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将8pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°/+0°/+0°/+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力5.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度220MPa，拉伸模量21.5GPa，弯曲强度324MPa，弯曲模量20.8GPa；90°方向拉伸强度305MPa，拉伸模量25.5GPa，弯曲强度364MPa，弯曲模量36.8GPa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为124.3℃。
实施例5：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为260g/m2东丽T700短切碳纤维毡B的重量百分比为35％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为65％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，双氰胺，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度成0.20～0.25mm环氧树脂糊膜层；
d、将密度为260g/m2东丽T700短切碳纤维毡B放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在50℃的烘房熟化处理10hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为35Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为35600Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000111
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000112
得到树脂平均含量为R/C＝79.5％，碳纤维含量重量比达20.5％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为47sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切5pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将5pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力8.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度317MPa，拉伸模量22.8GPa，弯曲强度361Mpa，弯曲模量22.0Gpa；90°方向拉伸强度331MPa，拉伸模量26.8GPa，弯曲强度441Mpa，弯曲模量27.8Gpa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为127.8℃。
实施例6：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为300g/m2东丽T700回收短切碳纤维毡C的重量百分比为45％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为55％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，双氰胺，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度成0.20～0.25mm环氧树脂糊膜层；
d、将密度为300g/m2东丽T700短切碳纤维毡C放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在40℃的烘房熟化处理15hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为32Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为25000Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000131
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000132
得到树脂平均含量为R/C＝55.3％，碳纤维含量重量比达44.7％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为54sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切4pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将4pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力8.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度348MPa，拉伸模量25.4GPa，弯曲强度461Mpa，弯曲模量25.3Gpa；90°方向拉伸强度370MPa，拉伸模量31.2GPa，弯曲强度540Mpa，弯曲模量31.0Gpa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TA DSC Q20测得Tg为123.5℃。
实施例7：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为440g/m2 SGL回收短切碳纤维毡D的重量百分比为37％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为63％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，含三个环氧官能团的活性稀释剂，双氰胺固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度0.35～0.40mm环氧树脂膜；
d、将密度为440g/m2 SGL回收短切碳纤维毡D放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在60℃的烘房熟化处理5hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为12Pa.s。
2.采用TADHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为231000Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000141
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000142
得到树脂平均含量为R/C＝63.5％，碳纤维含量重量比达36.5％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为41sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切3pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将3pcs预浸料按照+0°/+0°/+0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力8.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度251MPa，拉伸模量23.6GPa，弯曲强度454Mpa，弯曲模量26.9Gpa；90°方向拉伸强度271MPa，拉伸模量28.2GPa，弯曲强度508Mpa，弯曲模量27.4Gpa，力学性能良好。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TADSC Q20测得Tg为131.8℃。
实施例8：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2的重量百分比为37％，快速固化环氧树脂组合物和异佛尔酮二胺/D230聚醚胺混合增稠剂混合后得到的快速固化环氧树脂糊重量百分比为63％；其中，快速固化环氧树脂组合物和异佛尔酮二胺/D230聚醚胺混合增稠剂的重量比为100：6.5。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，含三个环氧官能团的活性稀释剂，双氰胺固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺/D230聚醚胺混合增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:6.5的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度0.25～0.30mm环氧树脂膜；
d、将密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在35℃的烘房熟化处理20hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TADHR-2流变仪测试快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺/D230聚醚胺混合增稠剂按比例混合得到的环氧树脂糊在25℃下的初始粘度为11Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂糊在25℃下的粘度为7600Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000161
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000162
得到树脂平均含量为R/C＝62.7％，碳纤维含量重量比达37.3％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为56sec。
实施例9：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2的重量百分比为35％，快速固化环氧树脂组合物和3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷增稠剂混合后得到的快速固化环氧树脂糊重量百分比为65％；其中，快速固化环氧树脂组合物和3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷增稠剂的重量比为100：7.5。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，双氰胺固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:7.5的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度0.25～0.30mm环氧树脂膜；
d、将密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在40℃的烘房熟化处理20hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试快速固化环氧树脂组合物与3,3'-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷增稠剂按比例混合得到的环氧树脂糊在25℃下的初始粘度为8.5Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂糊在25℃下的粘度为10500Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000171
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000172
得到树脂平均含量为R/C＝65.3％，碳纤维含量重量比达34.7％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为58sec。
实施例10：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2的重量百分比为37％，快速固化环氧树脂组合物和甲基环己二胺增稠剂混合后得到的快速固化环氧树脂糊重量百分比为67％；其中，快速固化环氧树脂组合物和甲基环己二胺增稠剂的重量比为100：5。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，双氰胺固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与甲基环己二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度0.25～0.30mm环氧树脂膜；
d、将密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A2放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在35℃的烘房熟化处理20hrs，使环氧树脂糊增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试快速固化环氧树脂组合物与甲基环己二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂糊在25℃下的初始粘度为12Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂糊在25℃下的粘度为18300Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000181
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000182
得到树脂平均含量为R/C＝66.8％，碳纤维含量重量比达33.2％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为52sec。
实施例11：
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，包括面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A3的重量百分比为35％，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂混合后得到的可快速增稠的环氧树脂组合物重量百分比为65％；其中，快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂的重量比为100：5.4。
一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，包括以下工序：
a、将环氧树脂，双氰胺固化剂，有机脲和改性咪唑固化促进剂，浸润剂和消泡剂加到双轴树脂混合机中搅拌得到快速固化环氧树脂组合物，于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂组合物与异佛尔酮二胺增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按100:5.4的重量比抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、使用刮刀将环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下聚丙烯PP膜，形成厚度0.25～0.30mm环氧树脂膜；
d、将面密度为300g/m2 ELG回收短切碳纤维毡A3放料铺放在下层环氧树脂膜上，然后将上层环氧树脂膜覆盖在碳纤维毡表面，叠成环氧树脂膜+短切碳纤维毡+环氧树脂膜三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂糊充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡树脂复合片材，然后收卷或箱式包装。
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在35℃的烘房熟化处理20hrs，使环氧树脂增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
短切碳纤维毡预浸料的性能测试：
1.采用TA DHR-2流变仪测试可快速增稠的环氧树脂组合物包括的快速固化环氧树脂和异佛尔酮二胺增稠剂按比例混合得到的环氧树脂在25℃下的初始粘度为14Pa.s。
2.采用TA DHR-2流变仪测试可回收短切碳纤维毡预浸料经熟化处理后的环氧树脂组合物在25℃下的粘度为12500Pa.s。
3.在左、中、右位置各裁取大小为320×250mm2的可回收短切碳纤维毡预浸料，称重质量为M，取同样面积大小的短切碳纤维毡，称重质量为m，通过公式计算可回收短切碳纤维毡预浸料树脂含量：
Figure BDA0002392842260000191
碳纤维含量：
Figure BDA0002392842260000192
得到树脂平均含量为R/C＝64.7％，碳纤维含量重量比达35.3％。
4.采用热板法将热板加热到150±1℃，测试2g可回收短切碳纤维毡预浸料所含环氧树脂的凝胶时间为50sec。
5.将模腔厚度为2mm的平板模压模具预热至150℃，然后均匀喷涂脱模剂；裁切4pcs制备的可回收短切碳纤维毡预浸料，揭掉上、下层PE膜后将4pcs预浸料按照+0°/+90°/-90°/-0°叠构叠起来，其中0°为沿短切碳纤维毡收卷长度方向，90°为沿短切碳纤维毡宽度方向，+为短切碳毡预浸料正面，-为短切碳毡预浸料背面，然后放入预热的平板模压模具中按照程式加压至最大压力8.0MPa，保持压力热压5min，热压完成后得到厚度2mm的可回收短切碳纤维毡复合材料板材。
6.所得的复合材料板材，沿0°方向切割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿0°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿90°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿90°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片，沿45°方向割出5片长度250mm，宽度为25mm的抗拉伸实验片，同样沿45°方向切割出5片长度为80mm，宽度为15mm的抗弯曲试验片；采用电子万能拉力试验机基于GB/T 1447-2005标准测试其拉伸强度，拉伸模量，基于GB/T 1449-2005标准测试其弯曲强度，弯曲模量；测得复合材料板材的0°方向拉伸强度258MPa，拉伸模量21.4GPa，弯曲强度326MPa，弯曲模量22.8GPa；90°方向拉伸强度260MPa，拉伸模量24.5GPa，弯曲强度342MPa，弯曲模量22.8GPa；45°方向拉伸强度265MPa，拉伸模量22.6GPa，弯曲强度333MPa，弯曲模量22.4GPa；碳毡预浸料复合材料板材各方向强度和模量相当，为准各向同性材料，结构设计和铺贴工艺简单。
7.由所得的复合材料板材，取样采用TADSC Q20测得Tg为126.8℃。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于，所述环氧短切碳纤维毡预浸料，包括重量百分比为20～45％的短切碳纤维毡，重量百分比为55～80％的可快速增稠的环氧树脂组合物，所述可快速增稠的环氧树脂组合物包括快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂，所述快速固化环氧树脂包括环氧树脂、稀释剂、潜伏性环氧固化剂、固化促进剂和助剂，所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂包括脂肪族胺、脂环族胺、芳香胺、聚醚胺和聚酰胺。
2.根据权利要求1中所述的一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于：所述含胺基活泼氢的环氧增稠剂包括含伯氨基和仲氨基基团的单胺或多元胺的脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚醚胺和聚酰胺以及改性脂肪胺、改性脂环胺、改性芳香胺、改性聚醚胺和改性聚酰胺中的一种或多种。
3.根据权利要求2中所述的一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于：所述短切碳纤维毡采用回收碳纤维短切丝、连续碳纤维短切丝和碳纤维织物废边料短丝经无纺工艺制成，所述短切碳纤维长度为5～200mm，优选为30～100mm，所述短切碳纤维毡面密度为20～800g/m2，优选为50～600g/m2。
4.根据权利要求3所述的环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于，所述快速固化环氧树脂具有的环氧基团与含胺基活泼氢的环氧增稠剂具有的活泼氢摩尔比为100：12～40。
5.根据权利要求4所述的一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于：所述快速固化环氧树脂和含胺基活泼氢的环氧增稠剂按比例混合均匀25℃初始粘度为5.0～50Pa.s，所述的环氧树脂组合物经过熟化处理后25℃粘度为2000～500000Pa.s，150℃凝胶时间≤60sec。
6.根据权利要求5所述的一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于：所述稀释剂为含环氧官能团的活性稀释剂，所述环氧固化剂包括芳香胺类、双氰胺类、有机酰肼类、改性芳香胺类、改性双氰胺类、改性有机酰肼类和线性酚醛树脂，所述促进剂包括有机脲、改性有机脲、咪唑和改性咪唑，所述助剂包括浸润剂、消泡剂和内脱模剂。
7.根据权利要求6所述的一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料，其特征在于：所述环氧短切碳纤维毡预浸料具有140℃～160℃，模压3～10min快速固化成型，所述环氧短切碳纤维毡预浸料拉伸强度大于200Mpa，拉伸模量大于20Gpa，弯曲强度大于300Mpa，弯曲模量大于20Gpa。
8.一种如权利要求7所述的快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：
a、将环氧树脂、稀释剂、环氧固化剂、促进剂和助剂加到双轴树脂混合机中搅拌混合均匀得到快速固化环氧树脂，并于树脂储罐中存储；
b、将快速固化环氧树脂与含胺基活泼氢的环氧增稠剂通过树脂供料泵和增稠剂供料泵按比例抽入到串联混合器，高速搅拌，混合均匀，得到可快速增稠的环氧树脂组合物；
c、通过树脂胶槽刮刀将可快速增稠的环氧树脂组合物均匀涂覆在上、下承载膜上，形成环氧树脂膜；
d、然后快速固化环氧树脂膜覆盖在短切碳纤维毡上、下表面，叠成上下为环氧树脂膜，中间为短切碳纤维毡的三明治结构，经过挤压和排气，使环氧树脂组合物充分浸润碳纤维形成短切碳纤维毡环氧树脂复合片材，然后收卷或箱式包装；
e、将收卷或箱式包装的短切碳纤维毡树脂复合片材在烘房熟化处理，使环氧树脂快速增稠，得到短切碳纤维毡预浸料。
9.根据权利要求8所述的一种快速成型用环氧短切碳纤维毡预浸料的生产工艺，其特征在于：步骤e中熟化处理的熟化温度为20～70℃，时间为1～200hrs。
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