專(zhuān)利名稱(chēng)：聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法，屬于特種工程塑料的增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域。
聚芳醚腈砜和聚芳醚砜是具有特殊分子結(jié)構(gòu)的芳環(huán)聚合物，它們?cè)诜肿又麈溕虾袆傂?、耐熱性的亞苯基、砜基以及耐熱性、柔性的氧醚鍵，其中聚芳醚腈砜還含有強(qiáng)極性的腈基側(cè)基。是一類(lèi)集高熱變形溫度，高沖擊強(qiáng)度和優(yōu)良成型加工性于一身的特種工程塑料。長(zhǎng)期使用溫度為180℃，其綜合性能與聚四氟乙烯和聚酰亞胺接近，而加工性能卻比后者好得多[塑料工業(yè)，1989，(5)，23]。將熱塑性的特種工程塑料制成纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料，傳統(tǒng)方法之一是將粉狀樹(shù)脂料撒在纖維布上進(jìn)行層壓，很顯然該法不利于大規(guī)模生產(chǎn)。傳統(tǒng)方法之二是采用浸膠法，即將纖維布浸漬樹(shù)脂溶液，然后烘干溶劑后再浸膠、烘干，如此反復(fù)多次，既浪費(fèi)溶劑又污染環(huán)境，同時(shí)還難以得到滿(mǎn)意的高樹(shù)脂含量的纖維布預(yù)浸料。
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法，其特點(diǎn)是將聚芳醚腈砜或聚芳醚砜溶于溶劑中制得樹(shù)脂溶液，再采用浸漬沉析技術(shù)制得預(yù)浸料，即將樹(shù)脂溶液浸漬碳纖維布或玻璃纖維布，取出后浸入沉析劑中，經(jīng)烘焙得到纖維布預(yù)浸料，然后再將預(yù)浸料疊合壓制成型，從而獲得聚芳醚腈砜或聚芳醚砜的碳纖維布或玻璃纖維布增強(qiáng)的復(fù)合材料。同時(shí)廢品或邊角余料用溶劑溶解后，可將樹(shù)脂回收再用，因而制造該復(fù)合材料不浪費(fèi)基體樹(shù)脂。
本發(fā)明的目的由以下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中所述起始原料份數(shù)均為重量份數(shù)。
聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的起始原料配方組份為聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜) 25～75份碳纖維布(或玻璃纖維布) 25～75份溶劑(可用N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜和/或N-甲基-2-吡咯烷酮至少一種)80～800份沉析劑(可用甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、苯和/或水至少一種)2000～5000份聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜)纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的制造方法(1)樹(shù)脂溶液的制備將上述配方中的聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜)加入溶解設(shè)備中，加入配方量的溶劑，開(kāi)動(dòng)攪拌，升溫至100～200℃溶解0.5～1小時(shí)，冷卻至50℃以下，用濾布過(guò)濾得到均勻的樹(shù)脂溶液。
(2)浸漬沉析法制備預(yù)浸料用碳纖維或玻璃纖維布浸漬上述樹(shù)脂溶液5～10分鐘，取出后浸入沉析劑中5分鐘，樹(shù)脂即可沉析在纖維布上，將其在160～200℃的烘箱中烘焙10分鐘后，取出再按前述方法浸漬樹(shù)脂溶液，然后浸入沉析劑中，最后于160～200℃的溫度下處理15分鐘得到預(yù)浸料。
(3)增強(qiáng)復(fù)合材料的制備將上述聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜)纖維布預(yù)浸料疊合于模板之間，然后將模板放入300～340℃的壓力成型機(jī)中，施接觸壓力并保持30分鐘后，視流膠情況逐步施壓，最終壓力為6.9MPa，保壓保溫30分鐘后，保壓冷卻至室溫，卸壓取出得到聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜)的碳纖維布或玻璃纖維布增強(qiáng)層壓復(fù)合材料。
本發(fā)明制得的聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜)碳纖維布或玻璃纖維布復(fù)合材料外觀分別為黑色和淺灰色有光澤的層壓板。樹(shù)脂含量可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。廢品和邊角余料中的樹(shù)脂具有再生性。層壓板具有較高的力學(xué)強(qiáng)度。碳纖維布增強(qiáng)的聚芳醚腈砜、聚芳醚砜層壓板的彎曲強(qiáng)度分別為626.0MPa(樹(shù)脂含量為41.2％)和535.3MPa(樹(shù)脂含量為44.1％)，玻璃纖維布增強(qiáng)的聚芳醚腈砜、聚芳醚砜層壓板的彎曲強(qiáng)度分別為293.9MPa(樹(shù)脂含量為54.0％)和273.9MPa(樹(shù)脂含量為38.5％)，該類(lèi)復(fù)合材料可用于航空航天領(lǐng)域，或用作絕緣材料等。
本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1.在制造聚芳醚腈砜(或聚芳醚砜)纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的過(guò)程中采用了浸漬沉析技術(shù)，使預(yù)浸料經(jīng)過(guò)一兩次浸膠后即可達(dá)到要求的樹(shù)脂含量。
2.該類(lèi)復(fù)合材料的制造過(guò)程中，溶劑和沉析劑可回收再用，不污染環(huán)境。
3.該類(lèi)復(fù)合材料制造過(guò)程中所產(chǎn)生的邊角余料，廢品等可回收樹(shù)脂再用。
4.該類(lèi)復(fù)合的制造容易實(shí)施，易于推廣，長(zhǎng)期使用溫度為180℃，可用于航空航天領(lǐng)域或用作電絕緣材料。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)施例下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行具體描述，有必要在此指出的是以下實(shí)施例只用于對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步說(shuō)明，不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述內(nèi)容對(duì)本發(fā)明作出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整。同時(shí)該技術(shù)可適用于具有可溶性的熱塑性工程塑料的纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的制備。
1.將50克聚芳醚腈砜(四川聯(lián)合大學(xué)研制)，200ml N，N-二甲基甲酰胺加入帶攪拌器、冷凝器、溫度計(jì)的500ml三口瓶中，加熱，開(kāi)動(dòng)攪拌，升溫至100～150℃溶解0.5～1小時(shí)，冷卻至50℃以下，用濾布過(guò)濾，得到固體含量為18％左右的樹(shù)脂溶液，粘度為43.1秒(涂4#杯，28℃)。以樹(shù)脂溶液浸漬20張15×15cm 0.1mm厚的經(jīng)KH-550處理過(guò)的無(wú)堿玻璃布5～10分鐘，取出浸膠后的玻璃布浸入乙醇中5分鐘，樹(shù)脂即沉析在玻璃布上，將其在160℃的烘箱中烘焙10分鐘，取出按前述方法浸漬樹(shù)脂溶液，然后再浸入沉析劑中，最后于160℃的烘箱中處理15分鐘得到預(yù)浸料，兩次浸膠后預(yù)浸料的樹(shù)脂含量為48.27％，揮發(fā)份含量為0.04％(160℃，2小時(shí))。將所獲得的聚芳醚腈砜玻璃纖維布預(yù)浸料疊合于模板之間，然后將模板放入300～340℃的壓力成型機(jī)中，施接觸壓力并保持30分鐘后，視流膠情況逐步施壓，最終壓力為6.9MPa，保壓保溫30分鐘后，保壓冷卻至室溫，卸壓取出，得到聚芳醚腈砜玻璃纖維布增強(qiáng)層壓復(fù)合材料，其常態(tài)彎曲強(qiáng)度為293.9MPa。
2.將50克聚芳醚腈砜，200ml N，N-二甲基甲酰胺加入與實(shí)施例1相同的設(shè)備中，用相同的方法，于相同的條件下制得樹(shù)脂溶液，粘度為44.7秒(涂4#杯，27℃)，以樹(shù)脂溶液浸漬10張15×15cm 0.24mm厚，面含量為195g/m2的T-300碳纖維布5～10分鐘后，取出浸入水中5分鐘，樹(shù)脂即沉析在碳纖維布上，將其在160℃的烘箱中烘焙10分鐘，取出按前述方法浸漬樹(shù)脂溶液，然后浸入水中，最后于160℃的烘箱中處理15分鐘得到聚芳醚腈砜碳纖維布預(yù)浸料。兩次浸漬后預(yù)浸料的樹(shù)脂含量為45.40％，揮發(fā)份含量為0.04％(160℃，2小時(shí))，將所得的預(yù)浸料經(jīng)與實(shí)施例1相同的方法于相同的條件下壓制成型，獲得聚芳醚腈砜碳纖維布增強(qiáng)層壓復(fù)合材料。其常態(tài)彎曲強(qiáng)度為626.0MPa。
3.將45克聚芳醚砜(吉林大學(xué)生產(chǎn))，200ml N，N-二甲基甲酰胺加入與實(shí)施例1相同的設(shè)備中，用相同的方法于相同的條件下制得樹(shù)脂溶液，粘度為47.9秒(涂4#杯，28℃)，然后以甲醇為沉析劑并采用與實(shí)施例1相同的方法制得玻璃纖維布預(yù)浸料，預(yù)浸料的樹(shù)脂含量為46.80％，揮發(fā)份含量為0.04％(160℃，2小時(shí))。將所獲得的聚芳醚砜玻璃纖維布預(yù)浸料經(jīng)與實(shí)施例1相同的方法壓制成型，獲得聚芳醚砜玻璃纖維布增強(qiáng)層壓復(fù)合材料，其常態(tài)彎曲強(qiáng)度為273.9MPa。
4.將45克聚芳醚砜、200ml N，N-二甲基甲酰胺加入與實(shí)施例1相同的設(shè)備中，用相同的方法于相同的條件下制得樹(shù)脂溶液，粘度為46.3秒(涂4#杯，28℃)。然后以水為沉析劑并采用與實(shí)施例2相同的方法制得碳纖維布預(yù)浸料，預(yù)浸料的樹(shù)脂含量為43.9％，揮發(fā)份含量為0.04％(160℃，2小時(shí))，將所獲得的聚芳醚砜碳纖維布預(yù)浸料經(jīng)與實(shí)施例1相同的方法于相同的條件壓制成型，獲得聚芳醚砜碳纖維布增強(qiáng)層壓復(fù)合材料，其常態(tài)彎曲強(qiáng)度為535.3MPa。
權(quán)利要求
1.聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料起始原料配方組份(按重量計(jì))為聚芳醚腈砜 25～75份碳纖維布 25～75份溶劑 80～800份沉析劑 2000～5000份
2.按照權(quán)利要求1所述聚芳醚腈砜纖維增強(qiáng)度復(fù)合材料，其特征在于該增強(qiáng)復(fù)合材料所用聚芳醚腈砜可用聚芳醚砜代替。
3.按照權(quán)利要求1所述聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于該增強(qiáng)復(fù)合材料所用的碳纖維布可用玻璃纖維布代替。
4.按照權(quán)利要求1所述聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于該增強(qiáng)復(fù)合材料所用的溶劑為N，N-二甲基甲酰胺，N，N-二甲基乙酰胺，二甲基亞砜和/或N-甲基-2-吡咯烷酮至少一種。
5.按照權(quán)利要求1所述聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料，其特征在于該增強(qiáng)復(fù)合材料所用的沉析劑為甲醇、乙醇、丙酮、甲苯、苯和/或水至少一種。
6.按照權(quán)利要求1所述聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料的制造方法，其特征在于(1)樹(shù)脂溶液的制備將上述配方中的聚芳醚腈砜或聚芳醚砜加入溶解設(shè)備中，加入配方量的溶劑，開(kāi)動(dòng)攪拌，升溫至100～200℃溶解0.5～1小時(shí)，冷卻至50℃以下，用濾布過(guò)濾得到均勻的樹(shù)脂溶液，(2)浸漬沉析法制備預(yù)浸料用碳纖維布或玻璃纖維布浸漬上述樹(shù)脂溶液5～10分鐘，取出后浸入沉析劑中5分鐘，樹(shù)脂沉析在纖維布上，在160～200℃的烘箱中烘焙10分鐘后，取出再按前述方法浸漬樹(shù)脂溶液，然后浸入沉析劑中，最后于160～200℃的溫度下處理15分鐘得到預(yù)浸料，(3)增強(qiáng)復(fù)合材料的制備將上述聚芳醚腈砜或聚芳醚砜纖維布預(yù)浸料疊合于模板之間，然后將模板放入熱板已升溫至300～340℃的壓力成型機(jī)中，施接觸壓力并保持30分鐘后，視流膠情況逐步施壓，最終壓力為6.9MPa，保壓保溫30分鐘后，保壓冷卻至室溫，卸壓取出得到聚芳醚腈砜或聚芳醚砜的碳纖維布或玻璃纖維布增強(qiáng)層壓復(fù)合材料。
全文摘要
聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料及其制造方法,其特點(diǎn)是采用浸漬沉析法使增強(qiáng)材料經(jīng)兩次浸漬樹(shù)脂溶液后,獲得高樹(shù)脂含量的預(yù)浸料,預(yù)浸料在基體樹(shù)脂軟化點(diǎn)之上經(jīng)熱壓制成聚芳醚腈砜纖維布增強(qiáng)復(fù)合材料。所用基體樹(shù)脂為聚芳醚腈砜或聚芳醚砜,溶劑為強(qiáng)極性非質(zhì)子型溶劑,沉析劑為聚芳醚腈砜或聚芳醚砜的非溶劑,增強(qiáng)纖維布為碳纖維布和無(wú)堿玻璃纖維布。該復(fù)合材料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和耐熱性,可用于航空航天技術(shù)領(lǐng)域和用作電工絕緣材料。
文檔編號(hào)B32B27/04GK1255426SQ98121878
公開(kāi)日2000年6月7日 申請(qǐng)日期1998年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月1日
發(fā)明者唐安斌, 朱蓉琪, 蔣啟泰, 周宗孝, 江璐霞, 蔡興賢 申請(qǐng)人:四川聯(lián)合大學(xué)