[发明专利]一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种用于手机、平板电脑、笔记本电脑外壳的芳纶纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

由于芳纶纤维比刚度、比强度、耐疲劳性能很优越，凡是对机械强度要求高的增强塑料制品基本上采用环氧树脂作为基体，所以，芳纶纤维增强环氧树脂复合材料已成为宇宙飞船上的必需材料。但是，在民用方面，芳纶纤维/环氧树脂复合材料还并未广泛应用，这主要是因为芳纶纤维的价格成本较高。但是，随着芳纶纤维制备技术的发展，制备芳纶纤维的成本已大大降低，因此，将芳纶纤维与环氧树脂的复合材料应用于民用方面已逐渐成为一种趋势。目前，市场上的手机、平板电脑、笔记本电脑外壳主要是热塑性树脂制备得到，热塑性树脂具有加工温度高，能耗大的缺点。

发明内容

为了克服上述存在的缺陷，本发明的目的是提供一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料，性能完全能够满足手机、平板电脑、笔记本电脑外壳材料的要求。

本发明的另一个目的是提供一种上述芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种芳纶纤维/环氧树脂复合材料，包括以下重量份的组分：

双酚A型环氧树脂    23～33份，

芳纶纤维           45～60份，

环氧树脂固化剂     9～22份，

环氧树脂促进剂     0.1～1份。

所述双酚A型环氧树脂为液态双酚A型环氧树脂或液态双酚A型环氧树脂与固态双酚A型环氧树脂的混合物。

所述芳纶纤维为单向芳纶纤维平纹布、芳纶纤维平纹布或芳纶纤维斜纹布。

所述环氧树脂固化剂为胺类固化剂或酸酐类固化剂。

所述胺类固化剂为4,4二氨基二苯基甲烷（DDM）或4,4-二氨基二苯砜（DDS）等。

所述酸酐类固化剂为甲基纳迪克酸酐（MNA）或甲基四氢邻苯二甲酸酐（MTHPA）等。

所述环氧树脂促进剂为三氟化硼乙胺络合物或季铵盐类促进剂。

所述季铵盐类促进剂为苄基三乙基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵或苄基三丁基氯化铵。

本发明还提供了一种上述芳纶纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将23～33重量份的双酚A型环氧树脂、9～22重量份的环氧树脂固化剂、0.1～1重量份的环氧树脂促进剂加热熔融搅匀后，浸渍于经过表面处理的45～60重量份的芳纶纤维上，得到芳纶纤维/环氧树脂预浸料基，然后将预浸料基置于平板硫化机中固化，得到芳纶纤维/环氧树脂复合材料。

所述芳纶纤维需经过表面处理，包括以下步骤：将芳纶纤维浸泡于乙醇中，芳纶纤维与乙醇的质量比为1:5，于50℃下超声清洗2h，取出用去离子水洗净于80℃下烘干后，置于质量分数为2～3%的硅烷偶联剂的水溶液中，于90～120℃下处理30～60min后，取出用去离子水洗净80℃下烘干。

所述硅烷偶联剂为KH-550。

所述固化为80～120℃/2h+125～140℃/2h+155～165℃/2h，压力为1～2MPa。

本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：

1、本发明公开的复合材料制得的手机外壳不仅可以在较低温度下成型，节约了能源，同时制得的手机外壳韧性好、强度高、硬度高，很适合作为手机、电脑外壳用。

2、与现有技术相比，本发明制得的复合材料兼具良好的韧性、强度和刚性，并且在制备过程中，加工成型温度较通常的热塑性塑料制造的手机外壳要低，节约了能耗，且不需要使用有机溶剂，绿色环保；是一种理想的新型手机、平板电脑、笔记本电脑外壳材料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

将芳纶纤维平纹布放入乙醇（化学纯，芳纶纤维与乙醇质量比为1:5）中，于50℃下超声清洗2小时后，用去离子水清洗干净置于真空烘箱中于80℃下烘干。然后，将芳纶纤维平纹布用2%的硅烷偶联剂KH-550水溶液在100℃下处理30min后，再用去离子水清洗干净，置于真空烘箱中于80℃下烘干。