[发明专利]一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料及其制备方法。本发明的复合材料是通过碳纤维与聚酰亚胺纤维混纺或混编的方式得到二者的混杂织物，然后与对应的树脂及填料复合制备复合材料。本发明采用聚酰亚胺纤维作为增强体的主体材料之一，能够在不影响复合材料力学强度的条件下，很好的解决仅采用碳纤维作为增强体时复合材料的脆性问题，不仅大幅度提高了其抗冲击性能，还进一步提高了复合材料的绝缘性能。该材料可应用于防弹衣、防弹提包、防弹装甲、防弹护板、防弹头盔、安全头盔、防撞墙、防撞护板、保险杠、刹车片、砂轮、摩擦材料，还可用于桥梁、建筑物的增强、补强和加固。

技术领域

本发明涉及高强度、高韧性、耐高温复合材料制备领域，具体地，涉及一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料的制备方法，以及该方法制备的复合材料。

背景技术

碳纤维复合材料以其轻质、高强高模、耐高温等性能著称，是发展国防军工、航天航空、新能源及高科技产业的重要基础材料。然而，虽然碳纤维具有以上的性能优点，但其性脆，在防弹材料、防撞材料和透波材料等考虑韧性和抗冲击性能应用领域有一定的局限性，因此采用其制备的复合材料通常需要选择合适的增韧方法才能更好的得到应用。以碳纤维/环氧树脂基复合材料为例，传统的增韧方法是将热塑性工程塑料通过物理共混的方法对环氧树脂基体进行增韧，但其存在添加量大、加工困难的问题。同时，碳纤维具有导电性，在对绝缘性和透波性等有要求的领域尚未取得很好的应用。

有研究采用玻璃纤维或芳纶纤维与碳纤维混杂的方式，以提高复合材料制品的抗冲击性能、韧性和绝缘性。但玻璃纤维的力学强度略低，且密度较大，采用其作为混杂配体主要是为了降低成本，对于性能的改善比较有限；芳纶纤维虽然具有优异的力学性能，如kevlar49纤维具有较高的强度和模量，但其尺寸稳定性和耐紫外辐照性能较差、吸水率高，抗湿热老化性能差，影响复合材料的加工和使用寿命，尤其影响其作为主要结构部件应用于航空航天领域中的长时间使用稳定性。同时，芳纶纤维的玻璃化温度和使用温度难以满足高性能树脂如聚酰亚胺树脂的成型加工需求，这也在很大程度上限制了其与碳纤维混杂复合材料的进一步应用。

因此，现在急需一种纤维材料与碳纤维混杂，在不影响复合材料其他性能的前提下，提高碳纤维复合材料的韧性。既克服玻璃纤维密度高的缺点，又避免芳纶纤维吸水率高、不耐紫外辐照、抗湿热老化性能差的缺点，还能够进一步提高混杂织物的高温使用性能，满足聚酰亚胺、聚醚醚酮等高性能树脂的成型工艺要求。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中碳纤维复合材料韧性和抗冲击性能较差的问题，提供一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料及其制备方法。