[发明专利]一类纤维增强复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种纤维增强复合材料，包括聚合物基体和纤维，其特征在于，还包括焊接剂，该焊接剂使分散在聚合物基体中的纤维连接起来，在实质上形成了一种由焊接剂和纤维构成的独立于聚合物基体的三维网络骨架结构；

其中，所述的纤维为高导电纤维，所述的聚合物基体选自热塑性聚合物和热固性聚合物，所述的焊接剂为熔点在100℃～400℃的金属合金；或

所述的纤维为玻璃纤维或碳纤维，所述的聚合物基体选自热塑性聚合物，所述的焊接剂为热塑性聚合物；或

所述的纤维为碳系纤维，所述的聚合物基体为极性聚合物，所述的焊接剂为非极性聚合物；或

所述的纤维为高导热纤维，所述的聚合物基体选自热塑性聚合物和热固性聚合物，所述的焊接剂为复合型焊接剂，所述的复合型焊接剂包含10～90wt％熔点在100℃～400℃的金属合金和10～90wt％助剂，其中，所述的助剂为选自铜粉、银粉、铝粉、镍粉和石墨中的一种或多种。

2.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的三维网络骨架结构中焊接剂和纤维的连接方式选自下述三种方式中的任何一种或多种：(1)焊接剂包覆于纤维表面；(2)焊接剂包覆于纤维的端部；(3)焊接剂包覆于纤维与纤维的交叉处。

3.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的高导电纤维选自铜纤维、镍纤维、表面镀铜和镀镍的纤维。

4.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，包含1～60wt％高导电纤维，30～90wt％聚合物基体和1～30wt％熔点在100℃～400℃的金属合金。

5.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，当所述的纤维为玻璃纤维或碳纤维时，聚合物基体和焊接剂的选取方式为：(1)若聚合物基体选自无定形的聚合物，焊接剂选自结晶性的聚合物，则焊接剂的熔点(Tm)应高于聚合物基体的玻璃化转变温度(Tg)50℃以上；(2)若聚合物基体和焊接剂均选自无定形的聚合物，则焊接剂的Tg应高于聚合物基体的Tg 50℃以上；(3)若聚合物基体和焊接剂均选自结晶性的聚合物，则焊接剂的Tm应高于聚合物基体的Tm 50℃以上；(4)若聚合物基体选自结晶性的聚合物，焊接剂选自无定形的聚合物，则焊接剂的Tg应高于聚合物基体的Tm 50℃以上。

6.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，包含5～45wt％玻璃纤维或碳纤维，50～90wt％聚合物基体和5～30wt％热塑性聚合物的焊接剂。

7.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的碳系纤维选自碳纳米管、碳纤维和石墨纤维。

8.如权利要求7所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的碳纤维为纳米碳纤维。

9.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的极性聚合物选自丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚偏氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯硫醚砜、聚芳醚酮、聚砜、聚酰亚胺、聚氨酯、聚二甲基硅氧烷、聚苯基甲基硅氧烷、聚丁二烯橡胶和弹性体、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙交酯、聚ε-己交酯和聚乳酸。

10.如权利要求9所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的聚芳醚酮为聚醚酮或聚醚醚酮，所述的聚砜为聚醚砜。

11.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的非极性聚合物选自聚乙烯和聚丙烯。

12.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，包含0.5～10wt％碳系纤维，80～97wt％极性聚合物基体和1～10wt％非极性聚合物的焊接剂。

13.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，所述的高导热纤维选自碳系纤维、金属及其合金纤维和表面镀金属的纤维。

14.如权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于，包含10～30wt％高导热纤维，40～60wt％聚合物基体和10～30wt％复合型焊接剂。