[發明專利]一種鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110505227.1
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113211828B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 陳景蔚;李愛軍;王緒超;茅思佳;俞茂蘭;賈林濤;徐海明
• 申請（專利權）人: 尚辰（浙江紹興）復合材料科技有限公司;上海大學紹興研究院;福建尚辰復合材料科技有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50;B29C70/54;B29B15/10;B29B7/82;B29B13/02;C08L79/04;C08K7/06;C08J5/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明提供了一種鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。本發明將鄰苯二甲腈樹脂與固化劑的混合粉料分散于碳纖維布表面，通過預熱使混合粉料熔融浸潤碳纖維布，通過加壓使碳纖維布成型，通過熱固化使浸漬于碳纖維布中的鄰苯二甲腈固化。本發明在180～190℃下進行鄰苯二甲腈樹脂與固化劑的熔融混合，能夠使固化劑充分分散于鄰苯二甲腈中，有利于后續固化反應的進行；同時能夠避免固化劑與鄰苯二甲腈在熔融過程中發生反應。由于本發明方法不使用有機溶劑，避免了有機溶劑對人體的損傷和對環境的污染，還避免了有機溶劑的殘留導致復合材料孔隙率高的問題，從而提高了復合材料的力學性能。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，特別涉及一種鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料及其制備方法。

背景技術

鄰苯二甲腈樹脂基復合材料，具有耐高溫、阻燃、耐濕熱、低吸水的特點以及優異的力學性能，受到科研人員越來越多的重視。鄰苯二甲腈樹脂基復合材料在航空飛機發動機構件、雷達天線罩、微電子、船舶領域得到了廣泛的應用。

鄰苯二甲腈樹脂基復合材料的成型，目前通常采用低沸點有機溶劑(如乙醚、丙酮)將苯二甲腈樹脂溶解之后，涂覆于增強纖維布上，之后進行熱固化的方法，參見專利CN108454135 A《一種鄰苯二甲腈樹脂預浸料、復合材料及其制備方法》。此法的低沸點溶劑用量多，100質量份鄰苯二甲腈樹脂需使用100～185質量份低沸點溶劑，在制備的過程中這些有毒的有機溶劑會大量揮發，造成人體損害和環境污染；同時，有機溶劑的殘留會使得復合材料孔隙率高，導致力學性能下降。

發明內容

有鑒于此，本發明目的在于提供一種鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料及其制備方法。本發明提供的方法能夠避免低沸點有機溶劑的使用，且所得鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料具有良好的力學性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料的制備方法，不使用有機溶劑，包括以下步驟：

(1)將鄰苯二甲腈樹脂與固化劑熔融混合后冷卻和粉碎，得到混合粉料，所述熔融混合的溫度為180～190℃；

(2)將所述混合粉料分散于碳纖維布表面，進行預熱，得到混合粉料浸漬碳纖維布；所述預熱的溫度為180～200℃；

(3)將多層混合粉料浸漬碳纖維布層疊，依次進行熱壓和熱固化，得到鄰苯二甲腈樹脂碳纖維布復合材料。

優選的，所述固化劑為4,4-二氨基二苯砜、乙二胺、己二胺和順丁烯二酸酐中的一種或幾種。

優選的，所述鄰苯二甲腈樹脂和固化劑的質量比為100～125：4～10。

優選的，所述步驟(1)中熔融混合的時間為1～3.5h。

優選的，所述步驟(2)中，所述混合粉料中的鄰苯二甲腈樹脂與碳纖維布的質量比為100～125：100～150。

優選的，所述步驟(2)中得到的混合粉料浸漬碳纖維布中混合粉料的分散量為0.5～1.5g/cm³。

優選的，所述步驟(2)中預熱的時間為20～30min。

優選的，所述步驟(3)中混合粉料浸漬碳纖維布層疊的層數為10～15層。

優選的，所述步驟(3)中的熱壓包括：依次進行第一梯度熱壓和第二梯度熱壓；

所述第一梯度熱壓為：在180～200℃條件下，依次進行保溫10～15min、升壓至0.5～2MPa保溫保壓5～15min、再升壓至3～4.5MPa保溫保壓5～15min、再升壓至5～6.5MPa保溫保壓5～15min；