[發(fā)明專利]一種碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料制備方法及制備裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910768125.1
• 申請日: 2019-08-20
• 公開（公告）號: CN110435185A
• 公開（公告）日: 2019-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武磊
• 申請（專利權(quán)）人: 大同新成新材料股份有限公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;C08L81/06;C08K9/04;C08K7/06;C08J5/06
• 代理公司: 北京志霖恒遠(yuǎn)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11435
• 代理人: 申紹中

本發(fā)明一種碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料制備方法及制備裝置，所述方法包括：制備羥基修飾碳纖維；制備改性碳纖維；制備浸潤碳纖維；將所述浸潤碳纖維烘干后，得到連續(xù)碳纖維增強(qiáng)雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂單向帶；將所述連續(xù)碳纖維增強(qiáng)雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂單向帶剪裁成碳纖維預(yù)浸片，將多張所述碳纖維預(yù)浸片置于模具中，模壓成型后得到所述碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料。本申請實(shí)施例的方法制備的碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料能夠限制提高碳纖維和樹脂基材料之間的界面結(jié)合強(qiáng)度，顯示增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱等級和抗?jié)駸崂匣阅堋?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料制備方法及制備裝置。

背景技術(shù)

高性能碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有高損傷容限、可循環(huán)再生、制造成本低、減重效率高、易于維修和保養(yǎng)等特點(diǎn)，在航空航天、武器裝備、能源、交通等國家重大戰(zhàn)略發(fā)展各領(lǐng)域中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。碳纖維表面是石墨微晶結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)光滑的形貌和惰性的化學(xué)性質(zhì)，熱塑性樹脂分子結(jié)構(gòu)中沒有可交聯(lián)的化學(xué)活性官能團(tuán)，固化過程中不能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此，碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料中增強(qiáng)體和機(jī)體之間的界面結(jié)合較弱。界面連接增強(qiáng)材料和基體，是復(fù)合材料獨(dú)有的、極其重要的組成部分，影響載荷在機(jī)體和增強(qiáng)材料之間的傳遞，以及復(fù)合材料服役過程中裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展，對復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱等級和抗?jié)駸崂匣阅芫兄匾绊憽，F(xiàn)有的碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料中的碳纖維和熱塑性樹脂之間的界面結(jié)合強(qiáng)度較弱導(dǎo)致碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱等級和抗?jié)駸崂匣阅芫^差。

發(fā)明內(nèi)容

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料制備方法及制備裝置，可以提高碳纖維和熱塑性樹脂之間的界面結(jié)合強(qiáng)度，改善碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性、耐熱等級和抗?jié)駸崂匣阅堋?/p>

本發(fā)明實(shí)施例公開了一種碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料制備方法及制備裝置，所述碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料制備方法包括以下步驟：

將碳纖維纏繞在玻璃框上，將所述纏有碳纖維的玻璃框放置于容器中，向容器中加入對氨基苯酚和N-二甲基酰胺，開啟磁力攪拌器，在惰性氣體保護(hù)下升溫至75-85℃，之后向容器中加入亞硝酸異戊酯，反應(yīng)8-10h后，將碳纖維取出，用N-二甲基酰胺和無水乙醇攪洗至清洗液呈無色，真空干燥后，得到羥基修飾碳纖維；

將所述羥基修飾碳纖維加入到無水二甲基亞砜中，惰性氣體保護(hù)下加入六氯環(huán)三磷腈和三乙胺，在45-55℃溫度條件下反應(yīng)2.5h，向所述羥基修飾碳纖維中加入三聚氰胺，反應(yīng)5h，將所述羥基修飾碳纖維去除，用二甲基亞砜和無水乙醇攪洗至清洗液呈透明狀，將碳纖維真空干燥，得到改性碳纖維；

將雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂溶解在N-二甲基酰胺中，得到雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂溶液，將纏繞有所述改性碳纖維的鐵框浸漬在所述雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂溶液中，用玻璃棒碾壓所述改性碳纖維，得到浸潤碳纖維；

將所述浸潤碳纖維烘干后，得到連續(xù)碳纖維增強(qiáng)雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂單向帶；

將所述連續(xù)碳纖維增強(qiáng)雜萘聯(lián)苯共聚芳醚砜樹脂單向帶剪裁成碳纖維預(yù)浸片，將多張所述碳纖維預(yù)浸片置于模具中，模壓成型后得到所述碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂基復(fù)合材料。

可選的，所述將碳纖維纏繞在玻璃框上，將所述纏有碳纖維的玻璃框放置于容器中，向容器中加入對氨基苯酚和N-二甲基酰胺，開啟磁力攪拌器，在惰性氣體保護(hù)下升溫至75-85℃，之后向容器中加入亞硝酸異戊酯，反應(yīng)8-10h后，將碳纖維取出，用N-二甲基酰胺和無水乙醇攪洗至清洗液呈無色，真空干燥后，得到羥基修飾碳纖維之前還包括：將碳纖維置于索氏提取器中，用丙酮回流清洗，之后在80-100℃溫度條件下真空干燥處理，得到去上漿劑碳纖維。

可選的，六氯環(huán)三磷和三聚氰胺的摩爾比為9:10。