[發(fā)明專利]一種導(dǎo)電耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110356985.1
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN115160782A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李娜;柯紅軍;汪東;尹先鵬;許曉洲;辛穎;王國(guó)勇;李麗英;張昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): C08L79/08
• 分類號(hào): C08L79/08;C08K9/12;C08K7/06;C08K3/04;C08J5/24
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

本發(fā)明涉及一種導(dǎo)電耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。該導(dǎo)電耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料包括導(dǎo)電織物預(yù)制體和導(dǎo)電聚酰亞胺樹脂體系，所述導(dǎo)電織物預(yù)制體的表面負(fù)載納米導(dǎo)電植絨體，所述導(dǎo)電聚酰亞胺樹脂體系中包含導(dǎo)電填料。該方法利用靜電植絨法在超薄織物表面垂直插入納米導(dǎo)電植絨體，浸膠處理后得到具有包覆結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電織物預(yù)制體，與聚酰亞胺預(yù)浸料復(fù)合后有效提高復(fù)合材料的面內(nèi)及厚度方向?qū)щ娦裕⒃跇渲屑尤雽?dǎo)電填料，通過纖維?樹脂的協(xié)同作用，形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，提高聚酰亞胺復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。本發(fā)明提供了一種能夠有效提高耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料本體導(dǎo)電能力的解決方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于導(dǎo)電復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種導(dǎo)電耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著航空航天領(lǐng)域的迅速發(fā)展，復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用愈加廣泛，復(fù)合材料具備高比強(qiáng)度比模量的性能特點(diǎn)，具備明顯的減重效果。隨著深空探測(cè)飛行器、高馬赫數(shù)飛行器等的開發(fā)，復(fù)合材料面臨日益苛刻的高溫服役環(huán)境，因此對(duì)材料的結(jié)構(gòu)和多功能一體化提出新的挑戰(zhàn)。聚酰亞胺復(fù)合材料是目前耐溫等級(jí)最高的結(jié)構(gòu)用樹脂基復(fù)合材料之一，長(zhǎng)期使用溫度范圍在200～500℃，在高溫服役環(huán)境下可作為承力結(jié)構(gòu)件使用，因此目前已經(jīng)廣泛用于航天器的耐高溫、高承載結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)部件。

相比較金屬材料而言，復(fù)合材料導(dǎo)電性能較差，在特殊服役條件下難以滿足要求，如遭遇雷擊后難以將高能量電流傳導(dǎo)出去，高能量的聚集導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)產(chǎn)生脆化、分層或斷裂等失效形式，產(chǎn)生嚴(yán)重后果。

目前使用的復(fù)合材料導(dǎo)電防護(hù)方法主要適用于環(huán)氧復(fù)合材料，無(wú)法滿足耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料的使用需求。為提高聚酰亞胺復(fù)合材料導(dǎo)電性能，目前航空航天領(lǐng)域嘗試通過等離子噴涂金屬涂層、表面鋪覆金屬網(wǎng)等外加金屬類導(dǎo)電防護(hù)層的方法提高復(fù)合材料導(dǎo)電性，但現(xiàn)有方法得到的外導(dǎo)電防護(hù)層與復(fù)合材料的結(jié)合力較弱，易發(fā)生脫落，失去導(dǎo)電防護(hù)作用，應(yīng)用可靠性較低；另一方面，外導(dǎo)電防護(hù)層與復(fù)合材料共固化成型易導(dǎo)致內(nèi)部缺陷產(chǎn)生，影響最終制件的成型質(zhì)量，同時(shí)，對(duì)于曲率較大的復(fù)合材料制件存在工藝性差、導(dǎo)電性能不穩(wěn)定、增重較大等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)能力不足，解決耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料導(dǎo)電性差的問題，提供一種有效提高耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料本體導(dǎo)電能力的解決方案。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：利用靜電植絨法在超薄織物表面垂直插入納米導(dǎo)電植絨體，浸膠處理后得到具有包覆結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電織物預(yù)制體，與聚酰亞胺預(yù)浸料復(fù)合后有效提高復(fù)合材料的面內(nèi)及厚度方向?qū)щ娦裕⒃跇渲屑尤雽?dǎo)電填料，通過纖維-樹脂的協(xié)同作用，形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，提高聚酰亞胺復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種高導(dǎo)電性耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料，包括導(dǎo)電織物預(yù)制體和導(dǎo)電聚酰亞胺樹脂體系，所述導(dǎo)電織物預(yù)制體的表面負(fù)載納米導(dǎo)電植絨體，所述導(dǎo)電聚酰亞胺樹脂體系中包含導(dǎo)電填料。

優(yōu)選地，所述納米導(dǎo)電植絨體為金屬納米線、碳納米管、金屬納米棒、納米短纖維等線狀納米材料中的一種或多種的混合。

優(yōu)選地，所述導(dǎo)電聚酰亞胺樹脂體系中的導(dǎo)電填料為石墨烯、碳納米管、氮化物(MXene)、金屬納米線、金屬納米粒子(如納米銀粉)中的一種或多種的混合。

一種高導(dǎo)電性耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法，通過以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：利用靜電植絨法制備表面負(fù)載納米導(dǎo)電植絨體的導(dǎo)電織物：

將占織物2～10wt％的納米導(dǎo)電植絨體均勻鋪覆于下極板，將織物置于上極板，在高電位差作用下將導(dǎo)電植絨體垂直引入織物表面，得到表面導(dǎo)電負(fù)載均勻的導(dǎo)電織物。

步驟二：浸膠處理得到導(dǎo)電織物預(yù)制體：

將步驟一得到的導(dǎo)電織物通過聚酰亞胺樹脂浸膠槽進(jìn)行浸膠處理，擠膠烘干收卷后得到含膠量3～7％的導(dǎo)電織物預(yù)制體。