[發明專利]一種微納米粒子協同層間增韌雙馬/碳纖維復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710776772.8
• 申請日: 2017-09-01
• 公開（公告）號: CN107459820B
• 公開（公告）日: 2020-01-07
• 發明（設計）人: 李剛;蘇清福;楊小平;王麗麗
• 申請（專利權）人: 江蘇歐亞鉑瑞碳復合材料有限公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L63/00;C08K7/06;C08J5/24
• 代理公司: 11293 北京怡豐知識產權代理有限公司
• 代理人: 于振強

本發明涉及一種微納米粒子協同層間增韌雙馬/碳纖維復合材料的制備方法，其解決了現有雙馬預浸料及其復合材料層間增韌技術中存在的工藝復雜的技術問題，其將熱塑性微米粒子和核殼納米粒子分散于由烯丙基化合物和環氧樹脂組合的液態增韌劑中，然后加入雙馬微粉進行預混，再置于三輥研磨機上物理共混；然后涂膜，與碳纖維增強體熱壓預浸復合，以纖維的篩濾作用獲得增強體表面和束絲間富集多尺度微納米粒子的預浸料；采用模壓成型獲得微納米粒子協同層間增韌的復合材料。本發明技術方案在改善預浸料工藝性的同時，也提高了復合材料的層間斷裂韌性。

技術領域

本發明屬于碳纖維復合材料的制備領域，特別涉及一種微納米粒子協同層間增韌雙馬/碳纖維復合材料的制備方法。

背景技術

預浸料是樹脂基體與增強纖維的組合物，是制備復合材料的中間體，采用傳統熔融方法將所用物料完全溶解形成均一透明的雙馬樹脂體系，該方法易導致預浸料無粘性，表面僵硬，不利于收卷及后期鋪層，工藝性能較差。中國專利(CN1263901)公開了一種聚醚酰亞胺改性雙馬樹脂的方法，將聚醚酰亞胺顆粒完全溶解在樹脂體系中，獲得改性的雙馬樹脂體系，該方法明顯改善了斷裂韌性，但不滿足工藝性，制得的預浸料表面僵硬。

中國專利(CN104945852A)公開了一種微納米粒子層間增韌技術，首先將微納米粒子(均為無機粒子)的混合溶液均勻噴涂在纖維上，然后置于烘箱內干燥處理，待溶劑揮發完全后再與熱固性樹脂復合，制得微納米粒子層間增韌的復合材料，該方法雖然顯著提高了復合材料的層間斷裂韌性G_IC，但成型工藝較為復雜，不適合推廣應用。

發明內容

發明就是為了解決現有雙馬預浸料及其復合材料層間增韌技術中存在的工藝復雜的技術問題，提供一種適宜于工業化生產的微納米粒子協同層間增韌雙馬/碳纖維復合材料的制備方法。

本發明提供一種微納米粒子協同層間增韌雙馬/碳纖維復合材料的制備方法，其包括以下步驟：A：采用“多相復合”法獲得固液復合的低粘度樹脂體系，將熱塑性微米粒子和核殼納米粒子在70-100℃分散于由烯丙基化合物和環氧樹脂組合的液態增韌劑中，然后加入雙馬微粉進行預混均勻，再置于三輥研磨機上物理共混，依靠剪切和擴散作用使得微納 米粒子均勻分散，獲得增韌雙馬樹脂體系；B：將上述雙馬樹脂體系于50-70℃涂膜，然后于80-100℃與碳纖維增強體熱壓預浸復合，以纖維的篩濾作用獲得增強體表面和束絲間富集多尺度微納米粒子的預浸料；C：將預浸料裁剪并鋪設于模具中，采用模壓成型獲得微納米粒子協同層間增韌的復合材料。

優選的，本發明步驟A所述的熱塑性微米粒子為聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚酮(PEK)、聚酰胺(PA)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)粒子的一種或幾種，其粒徑范圍為10μm-50μm。

優選的，本發明步驟A所述的核殼納米粒子(CSR)結構為有機-有機型、有機-無機型、無機-有機型、無機-無機型的一種或幾種，其粒徑范圍為100nm-200nm。

優選的，本發明所述的雙馬微粉為二苯甲烷雙馬來酰亞胺(MDA-BMI)，甲苯雙馬來酰亞胺(TDA-BMI)，三甲基己烷二胺雙馬來酰亞胺(TMH-BMI)，六亞甲基二胺雙馬來酰亞胺(HMDA-BMI)的一種或幾種。

優選的，本發明步驟A所述的烯丙基化合物為二烯丙基雙酚A、二烯丙基雙酚A醚、二烯丙基雙酚S、烯丙基單酚、鄰二烯丙基雙酚A二縮水甘油醚的一種或幾種。

優選的，本發明步驟A所述的環氧樹脂為雙酚A型、雙酚F型、縮水甘油酯型、多酚型縮水甘油醚、脂肪族縮水甘油醚的一種或幾種。

優選的，步驟A將熱塑性微米粒子和核殼納米粒子在70-80℃分散于由烯丙基化合物和環氧樹脂組合的液態增韌劑中，然后加入雙馬微粉進行預混均勻，再置于三輥研磨機上物理共混，依靠剪切和擴散作用使得微納米粒子均勻分散，獲得增韌雙馬樹脂體系。