[發明專利]一種碳纖維增強復合板

在審

• 申請號: 201711125043.2
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN107877959A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 嚴兵;郎鳴華;劉成;王升;張林強;劉圣強;郭海軍;許文前
• 申請（專利權）人: 江蘇澳盛復合材料科技有限公司
• 主分類號: B32B27/06
• 分類號: B32B27/06;B32B27/04;B32B27/28;B32B27/20;B32B3/24;B32B7/12;B32B37/10;B32B37/06;B32B37/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及復合材料領域，特別是涉及一種碳纖維增強復合板。

背景技術

聚苯硫醚（簡稱PPS）是分子主鏈中帶有苯硫基的結晶性熱塑性樹脂，是一種綜合性能優異的特種工程塑料，具有優良的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃、均衡的物理機械性能和極好的尺寸穩定性以及優良的電性能等特點，被廣泛用作結構性高分子材料，還可制成各種功能性的薄膜、涂層和復合材料，在電子電器、航空航天、汽車運輸等領域獲得廣泛應用。由于PPS主鏈上大量的苯環增加了高分子鏈的剛性，使其性能脆、沖擊韌性不高，因而在應用中受到了一定的限制。

碳纖維具有低密度、高比強度和比模量、耐高溫、抗化學腐蝕、高熱導、低熱膨脹等優良特性，同時具有高的拉伸、抗沖擊力學性能。由碳纖維制得產品如碳纖維短纖、碳纖維長絲、碳纖維布廣泛運用于塑料制品的增強材料，提高塑料制品的力學性能。

采用碳纖維材料增強聚苯硫醚，可以大大改善PPS的韌性，有效提高PPS塑料的拉伸強度和沖擊強度等力學性能。目前碳纖維布增強PPS材料已應用于汽車、航空航天、軍工、機械等許多領域。

專利CN103709750A提出了碳纖維增強聚苯醚混合改性聚苯硫醚復合材料，通過在碳纖維和聚苯硫醚中加入聚苯醚和助劑，以此來提高材料的流動性、相容性、粘結性和韌性，得到一種高韌性高強度的碳纖維增強改性聚苯硫醚復合材料。

專利CN104109380A提出了一種聚苯硫醚用增強劑及由其制備的高強度聚苯硫醚，通過在聚苯硫醚中加入碳納米管- 銅復合粉、碳纖維和分散劑、助溶劑等材料來制備一種碳纖維增強聚苯硫醚復合材料。

專利CN105348796A提出了一種碳纖維增強聚苯硫醚復合材料，通過用硅烷偶聯劑和硝酸鈰銨對碳纖維進行改性，并加入可溶性聚四氟乙烯來提高復合材料的韌性和耐熱性。

專利CN106217825A提出了一種制備碳纖維織物增強聚苯硫醚熱塑性復合材料的方法，通過這種方法制備出的復合材料具有孔隙率極其低的內部微觀形態結構，使其具有更高的抗沖擊強度。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種碳纖維增強復合板，同時提供一種制備碳纖維增強復合板的方法，從而提高復合板的耐熱性、抗沖擊強度以及耐高溫、耐腐蝕特性。

一種碳纖維增強復合板，具有多層結構，自上而下依次為聚對苯硫醚多孔層、粘合層、碳纖維布增強聚對苯硫醚層，其中，所述粘合層為聚對苯硫醚-間苯硫醚共聚物、聚對苯硫醚-亞芳基硫醚共聚物中的一種或兩種，所述聚對苯硫醚多孔層具有表面孔和內部孔。

聚對苯硫醚多孔層位于復合板內部，含有很多微孔，既起到降低復合板的表觀密度，又可以使粘合層進入微孔中，提高兩者的粘合力，增強材料的力學性能。

粘合層位于聚對本硫醚多孔層和碳纖維布增強聚對苯硫醚層，用于粘合聚對苯硫醚多孔層和碳纖維布增強聚對苯硫醚層，提高材料各層間的粘合力，提高復合板的整體性和力學性能。

碳纖維布增強聚對苯硫醚層是復合板的外層，保證材料具有優異的耐高溫、耐腐蝕、耐輻射、阻燃和耐沖擊、高強度的性能。碳纖維布是指有碳纖維編織而成的二維材料，存在于聚對苯硫醚內部，用于聚對苯硫醚的力學強度，優選的，碳纖維布還經過表面改性，具體如表面氧化改性，并接枝聚碳化二亞胺、多元羧酸、脂肪酸聚酯、環氧化合物等，可以提高碳纖維布和聚對苯硫醚的界面相容性，提高復合板的力學性能。

粘合層熔點低于聚對苯硫醚多孔層和碳纖維布增強聚對苯硫醚層，確保在粘合過程中它們結構不發生變化，保障材料的性能不受影響，并且，同類材料的相容性更好，粘合強度更高。

優選地，所述聚對苯硫醚多孔層的表面孔的平均孔徑為1微米~50微米、孔徑分布小于1.2。有利于提高其與粘合層的粘合力和材料結構和性能均一性。平均孔徑是指多孔材料的數量平均孔徑（即數均孔徑），孔徑分布表征多孔材料中孔徑均一性，平均孔徑和孔徑分布一般同制孔劑的數均粒徑和粒徑分布相等或接近且無實質性差異。平均孔徑小于1微米，進入微孔的粘合層樹脂的粘合力不夠；平均孔徑大于50微米，進入微孔的粘合層樹脂的均一性差異性太大，降低材料內部結構的均一性，從而影響材料性能的穩定。孔徑分布大于1.2，也同樣降低材料內部結構的均一性，影響性能的均一性。優選平均孔徑為10~30微米，孔徑分布小于1.1。