[发明专利]一种纤维增强聚酰亚胺基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种纤维增强聚酰亚胺基复合材料，其特征在于纤维增强聚酰亚胺基复合材料中的各组分及各组分占复合材料总质量的百分含量分别如下：

聚酰亚胺： 22％-95％

碳纤维： 5％-75％

偶联剂： 0-3％；所述的碳纤维为碳短切纤维或碳纤维布。

2.根据权利要求1所述的纤维增强聚酰亚胺基复合材料，其特征在于所述的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或N-(β一氨乙基)-γ-氨丙基三甲(乙)氧基硅烷。

3.一种制备如权利要求1所述的纤维增强聚酰亚胺基复合材料的方法，其具体步骤如下：

A、碳短切纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备

a₁)原料预处理：

首先，将碳短切纤维放入烘箱中保持恒温处理；接着将短切纤维放入装有极性溶剂的反应器中，加入偶联剂，控制温度超声搅拌；

b₁)聚酰胺酸(PAA)溶液的制备

制备质量浓度为10％-40％的PAA溶液；

c₁)碳短切纤维-PAA复合溶液的制备

将a₁)中混合溶液与b₁)中的PAA溶液混合，连续搅拌成均相，制得碳短切纤维-PAA复合溶液；

d₁)碳短切纤维增强聚酰亚胺复合材料件的制备

将c₁)中制得的复合溶液悬涂于平整载体上，随后置于凝胶混合溶液中进行凝胶化，1-12小时后得到具有多孔形貌的复合平板膜材料件；将制件放入高温烘箱中进行干燥处理，先常温鼓风干燥1-2h，再阶梯升温，升温到280℃-320℃恒温50-70min，脱水环化得碳短切纤维增强聚酰亚胺基复合件；

e₁)高温碳化材料的制备

将d₁中的复合件置于程序升温的反应炉中，在保护气氛的下，升温至500-900℃进行碳化处理，得到N掺杂碳短切纤维增强聚酰亚胺基复合材料；

B、碳纤维布增强聚酰亚胺基复合材料件的制备

a₂)原料预处理：

首先，将碳纤维布放入烘箱中保持恒温处理；接着将短切纤维放入装有极性溶剂的反应器中，控制温度超声搅拌，静置备用；

b₂)聚酰胺酸PAA溶液的制备

制备质量固含量为10％-40％的PAA溶液；

c₂)PAA涂覆碳纤维布复合件的制备

将a₂)中的碳纤维布悬置于b₂)中的PAA溶液中10-30min，取出；再将剩下的PAA溶液均匀地喷涂在碳纤维布的两面，用压块将碳纤维布双面压实，静置待用；

d₂)碳纤维布增强聚酰亚胺复合材料件的制备

将c₂)中制得的复合复合件放入高温烘箱中进行干燥处理，先常温鼓风干燥1-2h，再阶梯升温，升温到280℃-320℃恒温50-70min，脱水环化得碳纤维布增强聚酰亚胺基复合件；

e₂)高温碳化材料的制备

将d₂)中的复合件置于程序升温的反应炉中，在保护气氛下，升温至500-900℃高温下进行碳化处理，得到N掺杂碳纤维布增强聚酰亚胺基复合材料。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤d₁)中的凝胶混合溶液为甲醇、乙醇或水中至少一种。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于步骤a₁)和a₂)中的烘箱温度均为100-150℃，保持恒温时间均为1-4h；步骤a₁)和a₂)中加入偶联剂后，均控制温度在20-50℃下，频率为20KHz-100KHz，超声搅拌0.5-1h。