[发明专利]一种聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，随着高性能耐高温热塑性树脂的发展以及热塑性复合材料成型加工技术的不断成熟，热塑性复合材料已成为复合材料领域中最引人注目的研究开发热点之一。热塑性复合材料之所以得到长足发展，主要是由于它克服了热固性复合材料的一些缺点，如易断裂、韧性差、损伤容限比较低、吸湿、使用寿命短、成型加工周期长等。高性能化是热塑性复合材料的主要发展方向，而纤维增强热塑性复合是实现热塑性复合材料高性能的主要途径。

聚芳醚腈在国内的研究起于二十世纪80年代，主要集中在研究合成工艺和配方等方面，而关于聚芳醚腈复合材料方面的专利报道很少见。国内申请的生产发明专利主要有：专利申请号为94113026.6的《一种聚芳醚腈及其制造方法》、200610038381.8的《聚芳醚腈的工业化生产方法》、200510038360.1的《聚芳醚腈高分子无卤阻燃剂的工业化生产方法》、200610021306.0的《一种含间苯链节的聚芳醚腈共聚物及其制备方法》、200810305720.3的《一种半晶型聚芳醚醚腈的工业化生产方法》。

关于聚芳醚腈树脂复合材料的专利只有专利申请号为2009103020129的《聚芳醚腈玻纤复合材料及其制备方法》，这篇专利涉及的是玻璃短纤增强聚芳醚腈树脂。聚芳醚腈树脂作为新型特种热塑性树脂具有其他材料无法兼具的诸多特性，如耐高温、耐疲劳、耐腐蚀、耐磨损、耐辐照、高强度、高韧性、电性能优异等，可望在电子、电气、生物医学、汽车、机械、航空航天等领域获得广泛应用。而以碳纤维布和玻璃纤维布增强聚芳醚腈树脂制成连续纤维增强复合材料则是对聚芳醚腈树脂进行应用开发的重点工作之一。

发明内容

本发明提供一种聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料及其制备方法。本发明提供的聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料具有强度高、耐高温、自阻燃等优良特性，广泛适用于航空航天、机械、化工等领域；提供的聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料的制备方法具有工艺简单、操作易控，成本低廉的特点。

本发明技术方案如下：

一种聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料，如图1所示，包括聚芳醚腈树脂薄膜1和纤维布2，所述聚芳醚腈树脂薄膜1和纤维布2经交替层叠、热压成型。

所述聚芳醚腈树脂薄膜1由聚芳醚腈树脂在熔融状态下经流延而成。

所述纤维布2可由纤维布经聚芳醚腈溶液预浸渍并烘干处理；所述纤维布可采用玻璃纤维布或碳纤维布。

一种聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：首先将熔融状态下的聚芳醚腈树脂流延成膜，制得50～100微米厚的聚芳醚腈薄膜；然后将聚芳醚腈薄膜和纤维布交替层叠起来，在300～330℃下热压成型。

上述方案中，聚芳醚腈薄膜和纤维布交替层叠之前，所述纤维布可预先采用聚芳醚腈树脂溶液浸渍、烘干处理(如图3所示)。采用聚芳醚腈树脂溶液预浸渍纤维布时，所用聚芳醚腈树脂溶液的配制方法是：将质量份数为8～15的聚芳醚腈树脂溶解到质量份数为85～92的有机极性溶剂(有机极性溶剂可采用N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺或二甲基甲酰胺)中，升温至溶剂沸点搅拌溶解聚芳醚腈树脂后，冷却至60℃以下，过滤得到均匀的聚芳醚腈溶液。采用聚芳醚腈树脂溶液对纤维布进行预浸渍、烘干处理时，将纤维布放入聚芳醚腈溶液中使其充分浸润，然后在160～200℃下烘干以去除溶剂。

本发明所提供或制备的聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料具有优异的力学性能和耐温性能，其拉伸强度大于210MPa，弯曲强度大于350MPa，弯曲模量大于14Gpa，同时其热变形温度大于180℃。尤其是采用经聚芳醚腈树脂溶液与浸渍处理后的纤维布制备的聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料，其拉伸强度大于320MPa，弯曲强度大于650MPa，弯曲模量大于45Gpa，同时其热变形温度大于195℃。

本发明具有如下优点：

1、本发明采用溶液预渍工艺和薄膜层叠法相结合的方法使得聚芳醚腈树脂连续纤维增强层压复合材料胶含量和厚度可在较大范围内任意调控，这就使复合材料的性能可根据应用需求而设计调整。

2、本发明所描述的层压复合材料制备方法工艺简便易行，所制备的连续纤维增强层压复合材料具有优异的力学性能、耐温性能和自阻燃性，可广泛应用于航空航天、化工、机械等领域。

附图说明

图1为本发明提供的聚芳醚腈树脂和纤维布的层压复合材料的截面结构示意图。