[发明专利]热固性树脂基纤维复合材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及复合材料及其制备方法，特别涉及热固性树脂基纤维复合材料及其制备方法，属于聚合物基复合材料领域。

二、背景技术

连续纤维/热固性树脂聚合物复合材料是目前最有发展前景的新型结构功能材料。连续纤维通常仅在纤维方向对复合材料呈现出明显的增强效应，因此连续纤维/聚合物复合材料的各向异性十分突出，其优异的力学性能都集中在纤维方向，而在复合材料的横向无纤维加强作用，横向的力学强度差，因此复合材料的横向力学强度、力学模量等均较低，与纵向方向差别大。对于平板、管材或型材等形状制品和许多复杂受力的应用领域来说，这是连续纤维/聚合物复合材料、特别是拉挤复合材料的明显不足和缺点。

三、发明内容

本发明目的是提供一种力学性能各向较为均衡的热固性树脂基纤维复合材料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种热固性树脂基纤维复合材料，包含(a)连续纤维，(b)纳米无机薄片和(c)热固性树脂。

本发明热固性树脂基纤维复合材料所采用的热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中的一种或一种以上。

本发明热固性树脂基纤维复合材料所采用的连续纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、Kevlar纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的一种或一种以上。

本发明热固性树脂基纤维复合材料所采用的纳米无机薄片可以是纳米石墨薄片和/或纳米蒙脱土。

本发明热固性树脂基纤维复合材料中连续纤维10～65质量份，纳米无机薄片5～20质量份，热固性树脂30～85质量份。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法，依次包括以下步骤：

(1)将纳米无机薄片与热固性树脂液态预聚组合物混合配成纳米无机薄片-热固性树脂复合浸胶液；

(2)将连续纤维浸入纳米无机薄片-热固性树脂复合浸胶液，使连续纤维附上纳米无机薄片-热固性树脂复合浸胶液；

(3)将附上纳米无机薄片-热固性树脂复合浸胶液的连续纤维集合形成特定的形状制品；

(4)将形成的特定形状制品固化得到复合材料。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中第(1)步所述复合浸胶液中热固性树脂可以为95～70质量份，纳米无机薄片可以为5～30质量份。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中第(1)步之前可以增加纳米无机薄片进行表面改性处理步骤。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中第(2)步所采用连续纤维最好是表面改性后的连续纤维。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中第(3)步所述的方法可以是拉挤工艺、缠绕工艺或者模压工艺。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中所述的连续纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、Kevlar纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的一种或一种以上。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中所述的纳米无机薄片可以是纳米石墨薄片和/或纳米蒙脱土。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法中所述的热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中的一种或一种以上。

与现有技术相比，本发明具有显著的优点。连续纤维是高强高模的一维增强体，纳米无机微片是高强高模的二维增强体，连续纤维仅在纤维方向具有优异的增强效果，而纳米无机微片弥散于连续纤维之间的树脂基体中，在垂直纤维方向的方向呈现增强作用，因此本发明复合材料力学性能在三维方向上均较优异且比较均衡，比目前连续纤维/热固性复合材料能够更好地发挥连续纤维复合材料的优异性能，可以在更多领域获得更好的应用。

四、具体实施方式

本发明热固性树脂基纤维复合材料，包含(a)连续纤维，(b)纳米无机薄片和(c)热固性树脂。

本发明热固性树脂基纤维复合材料所采用的热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中的一种或一种以上。

本发明热固性树脂基纤维复合材料所采用的连续纤维可以是玻璃纤维、玄武岩纤维、Kevlar纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的一种或一种以上。

本发明热固性树脂基纤维复合材料所采用的纳米无机薄片可以是纳米石墨薄片和/或纳米蒙脱土。

本发明热固性树脂基纤维复合材料中连续纤维10～65质量份，纳米无机薄片5～20质量份，热固性树脂30～85质量份。

本发明热固性树脂基纤维复合材料的制备方法，依次包括以下步骤：