1.1研究意义

环氧树脂指分子中含有两个及以上的活泼环氧基团，以芳香族、脂环族或脂肪族等为主链的有机化合物，是重要的热固性树脂之一。由于环氧树脂具有优良的性能如：固化方便、黏附力强、收缩率低、力学性能及电性能优良等,已被广泛应用于机械、建筑、航空、航天、等行业。近年来,由于大低温工程、超导应用和航天工业的发展对环氧复合材料的需求越来越多,环氧树脂作为复合材料的基体材料等方面受到越来越多的关注。

预浸料是制造复合材料的中间材料，很大程度上决定了复合材料的性能。采用中高温固化预浸料制备复合材料，固化温度高达120～180℃，存在固化内应力大、成型周期长、能源消耗高、制造成本高等问题。降低固化温度、缩短固化时间并尽可能地延长室温储存期是近年来预浸料发展的主要方向之一。

1.2发展现状

低温固化预浸料一般指固化温度低于 100℃，更优选的在 80℃以下，室温下适用期大于 10 d 以满足复合材料的制造周期需要，固化后具有很好的固化程度，可在自由状态下进行中温或高温后处理，以获得较高的玻璃化转变温度和力学性能。采用低温固化预浸料，能够明显降低复合材料，固化过程中的内部应力和对设备、模具及其它辅助材料的要求，减少裂纹等缺陷的发生和能源的消耗，能够降低复合材料的制造成本，提高复合材料的综合性能。但是低温固化预浸料的贮存期通常较短，限制了其应用，提高预浸料的贮存期可扩大其应用范围，这就需要采用特殊的固化体系。

长贮存期低温固化环氧树脂预浸料技术的关键在于长潜伏性低温固化剂的制备，使固化剂在室温下具有较长的潜伏性，而在较低温度时活性增加与环氧树脂发生固化反应。同时环氧树脂体系应满足一定的流变特性，以满足预浸料的制备和成型工艺要求，使在成型温度时具有较小的黏度，以利于树脂浸透纤维。

常用制备低温固化环氧树脂预浸料的固化剂类型有以下几种。

1.2.1改性咪唑类固化剂

吴思保用异氰酸酯来作为咪唑的改性试剂。异氰酸酯含有化学性质异常活泼的-NCO，非常容易和活泼氢反应。利用异氰酸酯与咪唑1号仲胺的反应来改性咪唑，封闭咪唑1号位的活性，延长分子链。异氰酸酯与咪唑发生加成反应，当温度达到改性咪唑的接缝温度时，改性咪唑又会分解为异氰酸酯和咪唑，从而达到固化环氧树脂的目的。改性咪唑在其解封温度以下，保持化学稳定性，从活泼固化剂变为潜在固化剂，大大延长了咪唑与环氧树脂混合之后的适用期。吴思保用三种不同的异氰酸酯改性2-乙基-4-甲基咪唑（2E4MI），分别为六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、三甲基六亚甲基二异氰酸酯（TMHDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），经DSC测定改性2E4MI的热稳定性关系为MDI-2E4MIgt;HDI-2E4MIgt;TMHDI-2E4MI，且均表现为两步解封行为，解封温度范围分别为100~140℃，90~100℃和80~90℃。其中MDI-2E4MI的固化温度为100℃~160℃。

刘图远用2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）封闭2-甲基咪唑，测得解封温度为120℃，8%用量固化环氧的外推起始反应温度为104.7℃，且固化剂在用量为10%时在常温下有30天的储存期。