[發明專利]一種聚苯硫醚復合無紡布及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202110266808.4
• 申請日: 2021-03-10
• 公開（公告）號: CN113026212A
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 程超;楊青;刁春霞;余木火;呂玥蒽;梁昀翔;丁小馬;王士杰;熊風;王碩
• 申請（專利權）人: 上海碳纖維復合材料創新研究院有限公司
• 主分類號: D04H3/005
• 分類號: D04H3/005;D04H3/073;D01D5/08;D01F8/16;D01D7/00;D06M13/127;D06M13/144;D06M101/30
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李慧;郭國中

本發明涉及一種聚苯硫醚復合無紡布及其制備方法和應用，屬于碳纖維增強聚苯硫醚復合材料技術領域。所述制備方法包括：使用了聚苯硫醚、聚醚砜以及環氧樹脂混合，制備復合纖維，并利用卷繞機編排成網狀結構，隨后經過定型形成可鋪放在碳纖維表面的PPS復合無紡布。本發明有益之處是：環氧樹脂在前期紡絲過程中能有效改善PPS/PES相容性并降低PPS/PES紡絲溫度，提升混合熱塑性樹脂斷裂韌性，在后期定型成網過程中會析出，不影響最終熱塑復合材料的耐熱性，制備的聚苯硫醚復合無紡布由于其比表面積遠高于聚苯硫醚薄膜，在熱塑性復合材料模壓成型過程中更容易實現對碳纖維的快速浸潤。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種聚苯硫醚復合無紡布及其制備方法和應用，尤其涉及一種用于高韌性熱塑性碳纖維復合材料制備的聚苯硫醚復合無紡布及其制備方法。

背景技術

纖維增強樹脂基復合材料由于其輕質、高強等優異性能，被越來越多地運用于航空領域。按照基體不同可分為熱固性樹脂基復合材料和熱塑性樹脂基復合材料，相比于熱固性復合材料，熱塑性復合材料具有成型周期短、原料無存放時限以及可回收利用等優點，其中碳纖維增強聚苯硫醚基復合材料是綜合性能最好、最具潛力的航空熱塑性復合材料之一，其基體PPS是半結晶聚合物，但是存在脆性大、耐沖擊強度低等缺點，此外，熱塑性樹脂由于熔體粘度較大，增強纖維浸潤比較困難，不同的浸漬工藝對復合材料的性能影響較大，傳統的熱塑性復合材料成型工藝采用碳纖維織物與熱塑性樹脂薄膜交替重疊鋪放熱壓成型，薄膜由于其比表面積較低，熔融過程中對碳纖維滲透較慢，影響最終熱塑性復合材料性能。

發明內容

本發明針對熱塑性復合材料常用樹脂聚苯硫醚的脆性大以及其薄膜形式對碳纖維難浸潤的問題，提供了一種聚苯硫醚復合無紡布及其制備方法和應用，得到一種比表面積高、斷裂韌性高的聚苯硫醚復合無紡布。

本發明聚苯硫醚復合無紡布的制備方法為：將聚苯硫醚、聚醚砜和雙酚A型環氧樹脂均勻混合，通過具備配套紡絲組件的雙螺桿擠出機制得連續纖維，隨后將收集的纖維通過卷繞機在卷繞筒上排布成網狀結構，表面噴灑定型劑后從一側裁下聚苯硫醚復合無紡布。

本發明主要針對PPS韌性不足添加PES增加其韌性，環氧樹脂作為PES和PPS的增溶劑的同時也是紡絲過程中的增塑劑，將三種共混物通過雙螺桿配套紡絲機制備成長纖，再通過卷繞機將長纖卷繞成網制備適用于與碳纖維進行同時鋪放，相當于發明一種簡單并且可靠的高韌性PPS/碳纖維平紋織物預浸料的制備方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種聚苯硫醚復合無紡布的制備方法，包括以下步驟：

A1、按重量百分比計，將50～70％的聚苯硫醚(PPS)、以及干燥后的10～40％聚醚砜(PES)和10～30％環氧樹脂通過高速混合攪拌機進行均勻混合；

A2、將上述高速混合后的混合物通過雙螺桿擠出，并壓入紡絲組件進行熔融紡絲，熔融紡絲溫度為240～300℃；紡絲溫度過高環氧樹脂會分解，紡絲溫度過低混合物在螺桿中無法完全熔化，影響熔體進入紡絲機。

A3、將步驟A2熔融紡絲所出的連續纖維通過卷繞機收集，連續纖維在卷繞筒上形成均勻網狀結構；

A4、在步驟A3中的連續纖維表面噴上定型劑，即得聚苯硫醚復合無紡布。

優選地，步驟A1中，所述聚苯硫醚的重均分子量在30000～50000之間；

所述聚醚砜的重均分子量在40000～6000之間，羥基封端含量在50％～100％之間；

所述雙酚A型環氧樹脂的重均分子量在200～5000之間。

優選地，步驟A1中，所述高速混合攪拌機轉速為10000～12500r/min。