[发明专利]一种连续碳纤维增强聚芳醚酮复合材料预浸带及其制备方法

说明书

本发明提供一种连续纤维增强酚酞聚芳醚酮复合材料预浸带及其制备方法，属于高分子复合材料技术领域。该方法包括：将酚酞聚芳醚酮树脂溶解在有机溶剂中，配制成质量浓度为15％～35％的树脂溶液，将连续碳纤维浸渍在树脂溶液中，通过凝固浴置换出溶剂，经热烘道加热预浸带使树脂快速熔融，所述热烘道温度为200℃～380℃，烘干时间为30min～60min，经热压辊压实后冷却裁切制得预浸带，所述热压辊温度为330～380℃，压力为2～20MPa。本发明提供的复合材料预浸带适合较大尺寸部件成型，可制备高纤维体分的复合材料制件，力学性能和热学性能优异。

技术领域

本发明属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强酚酞聚芳醚酮复合材料预浸带及其制备方法。

背景技术

碳纤维增强热塑性树脂基复合材料具有高比强度，良好的抗冲击、耐腐蚀性能，成型周期短，废料可回收利用等特点，近年来发展迅速，已成功应用于航空航天、汽车、电子等高技术领域。目前市场上商品化的聚芳醚酮预浸带为多为PEEK、PEKK结晶型基体树脂，普遍采用熔融浸渍法，通过机械压力挤压，使熔融树脂充分浸润碳纤维，但是由于聚醚醚酮的熔体粘度大，会导致纤维预浸不充分，制品存在孔隙，表面不平整等产品缺陷。

溶液法制备复合材料具有非常优异的纤维浸润效果，但是传统极性溶剂易吸湿，制备过程中难以保证上胶的均匀性，并且去除溶剂能耗大，效率低，易造成设备腐蚀维护成本高等问题。专利CN 101570063公开了一种含酚酞侧基的聚芳醚酮或聚芳醚砜树脂基复合材料的缠绕成型方法，树脂选择了PEK-C或PES-C树脂，溶剂选择了N，N二甲基乙酰胺、氯仿等吸湿性溶剂，最高250℃的烘干温度预浸带还会存在残余溶剂，会严重影响树脂高温流动性，高温溶剂挥发导致后续缠绕制件留存孔隙影响制件性能。专利CN 110499012申请公开了一种连续纤维增强聚芳醚酮复合材料及其制备方法，采用先溶液浸渍后粉末喷涂的工艺，溶剂选用了N-甲基吡咯烷酮，同样存在溶剂吸湿问题，生产工艺复杂，综合成本较高。

发明内容

本发明的目的是解决溶液预浸法制备复合材料，溶剂易吸湿、易挥发，难回收，工艺稳定性差，维护成本高等技术问题，提供一种连续碳纤维增强酚酞聚芳醚酮复合材料预浸带及其制备方法。

本发明首先提供一种连续碳纤维增强酚酞聚芳醚酮复合材料预浸带的制备方法，包括：

将酚酞聚芳醚酮树脂溶解在有机溶剂中，配制成质量浓度为15％～35％的树脂溶液，将连续碳纤维浸渍在树脂溶液中，通过凝固浴置换出溶剂，经热烘道加热预浸带使树脂快速熔融，所述热烘道温度为200℃～380℃，烘干时间为30min～60min，经热压辊压实后冷却裁切制得预浸带，所述热压辊温度为330～380℃，压力为2～20MPa。

优选的是，所述的酚酞聚芳醚酮树脂结构如式1所示：

-Ar-为中的一种，m0,n＞0，m+n＝1。

优选的是，所述的连续碳纤维为T700，T800级别碳纤维。

优选的是，所述的连续碳纤维的型号为T700-12K、CCF700S-12K或T800-6K。

优选的是，所述的有机溶剂为苯乙酮、环己酮或苯甲醇中的一种。

优选的是，所述凝固浴为乙醇、丙酮、乙二醇二乙醚、甲苯或二甲苯中的一种或几种。

优选的是，所述的酚酞聚芳醚酮树脂和连续碳纤维的质量比为(3-6)：(10-12)。

优选的是，所述的浸渍中牵引速率为0.3-0.6m/min。

本发明还提供上述制备方法得到的连续碳纤维增强酚酞聚芳醚酮复合材料预浸带。

优选的是，所述的复合材料预浸带中，连续碳纤维和酚酞聚芳醚酮的质量百分比为(50-80)：(20-50)。