[發(fā)明專利]一種改性石英纖維/氰酸酯復合材料、制備方法及應用

在審

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• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110156989A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設計）人: 佟文清;劉東光;李磊;白一峰
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: C08G73/06
• 分類號: C08G73/06;C08K13/06;C08K9/06;C08K9/00;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/10
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發(fā)明公開了一種改性石英纖維/氰酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：對石英纖維進行熱處理后進行表面刻蝕，使其表面出現(xiàn)均勻一致的凹坑及空隙；對刻蝕后的石英纖維進行表面接枝，得到表面改性石英纖維；以四氫呋喃為溶劑，配制氰酸酯溶液；將表面改性石英纖維浸入到氰酸酯溶液中，得到改性石英纖維/氰酸酯共混液；將改性石英纖維/氰酸酯共混液烘干去除四氫呋喃溶劑，然后經過疊層、熱壓成型，制備改性石英纖維/氰酸酯復合材料。本發(fā)明制備的改性石英纖維/氰酸酯復合材料耐熱性好、強度高，石英纖維與氰酸酯基體間的界面剪切強度高，具有優(yōu)良的力學性能和介電性能，廣泛應用于航空、航天、電子等科技領域。

技術領域

本發(fā)明屬于復合材料制備技術領域，尤其涉及一種改性石英纖維/氰酸酯復合材料、制備方法及應用。

背景技術

氰酸酯樹脂(CE)是主鏈中含有-OCN基團的一類聚合物，具有優(yōu)良的耐熱性、耐燒蝕防熱性及突出的介電性能，但其力學性能較差不能滿足作為載體的要求，限制了其在航空、航天、電子科技等領域的應用。為了提高CE樹脂的力學性能，常采用增強體對氰酸酯樹脂進行力學增強。

石英纖維具有質輕、熱導率高及優(yōu)異的導電和力學性能，是最常用的增強體材料。黑龍江石化院研制出中溫固化氰酸酯樹脂J-284PD，近些年提供多個批次的試驗用樹脂，用于和石英纖維復合制備改性石英纖維/氰酸酯復合材料，相對氰酸酯，其力學性能明顯得到增強。但氰酸酯樹脂與石英纖維復合時，由于氰酸酯樹脂極性弱，氰酸酯樹脂與石英纖維表面能不匹配，同時石英纖維在拉制過程中為了提高制成率，纖維表面施加了浸潤劑，以及石英纖維的比表面積大，在空氣中容易吸收水分而使纖維表面含有大量水，導致氰酸酯/石英纖維復合材料中氰酸酯與石英纖維之間界面的粘結性較差，界面剪切強度(ILSS)值不高。同時由于氰酸酯分子結構剛性強，氰酸酯樹脂的韌性不佳，氰酸酯/石英纖維復合材料脆性較大。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題在于：現(xiàn)有氰酸酯/石英纖維復合材料界面剪切強度值低，提供了一種改性石英纖維/氰酸酯復合材料、制備方法及應用。

本發(fā)明是通過以下技術方案解決上述技術問題的，本發(fā)明包括一種改性石英纖維/氰酸酯復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)對石英纖維進行熱處理，除去其表面雜質；

(2)對除雜后的石英纖維進行表面刻蝕，使其表面出現(xiàn)均勻一致的凹坑及空隙；

(3)對刻蝕后的石英纖維進行表面接枝，得到表面改性石英纖維；

(4)以四氫呋喃為溶劑，配制質量濃度為0.5％的氰酸酯溶液；

(5)將表面改性石英纖維浸入到氰酸酯溶液中，得到改性石英纖維/氰酸酯共混液；

(6)將改性石英纖維/氰酸酯共混液烘干去除四氫呋喃溶劑，然后經過疊層、熱壓成型，制備改性石英纖維/氰酸酯復合材料。

所述步驟(1)中熱處理的工藝為：

(11)對所述的石英纖維進行燒結，所述的燒結溫度為250℃，升溫速度為15℃/min，，保溫時間為4～5h；

(12)對步驟(11)燒結處理的石英纖維使用體積比1:1的丙酮、乙醇混合液進行浸泡，浸泡溫度為50～70℃，浸泡時間為60～120min，然后取出于75～85℃下真空干燥，干燥20小時；

(13)對步驟(12)浸泡處理的石英纖維進行燒結，所述的燒結溫度350℃，燒結升溫速度為15℃/min，保溫2～3h；

(14)對步驟(13)燒結處理的石英纖維使用丙酮、乙醇混合液浸泡，浸泡工藝與步驟(12)相同；

(15)對步驟(14)浸泡處理的石英纖維進行燒結，所述的燒結溫度450℃，燒結升溫速度為15℃/min，保溫1～2h；