[发明专利]一种连续纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜共混树脂基复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜共混树脂基复合材料及其制备方法，属于先进复合材料科学技术领域。

背景技术

对连续纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料的研究始于20世纪80年代初，为了满足航天、航空领域对耐高温、高强度、高韧性树脂基复合材料的迫切需求，树脂基复合材料研究的热点由热固性树脂基复合材料转向高性能热塑性树脂基复合材料。采用高性能热塑性树脂为基体不仅能提高复合材料的韧性，同时还能降低制作成本，以及可回收循环利用，满足环保要求，因此，相继出现了连续纤维增强的聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等高性能热塑性树脂基复合材料，其中，连续碳纤维增强PEI复合材料(Ca/PEI)采用溶液浸渍工艺制备预浸带，但是其使用温度低于200℃；连续碳纤维增强PPS复合材料(Ca/PPS)和连续碳纤维增强PEEK复合材料(Ca/PEEK)因树脂基体不溶解而必须采用熔融浸渍工艺，虽然Ca/PEEK的综合性能优良，但其熔点高、熔融粘度大，与碳纤维界面结合性能差，必须对碳纤维进行表面处理，导致制备成本高，限制了其推广应用。

杂萘联苯结构的聚芳醚系列高性能树脂是大连理工大学自主研发的一类高性能热塑性树脂基体，其玻璃化转变温度在250～370℃之间可调控，且可溶解于某些非质子极性溶剂，不仅可采用传统的热塑性树脂的熔融加工方式，还可采用溶液方式加工，综合性能优异，尤其是高温力学性能突出。因此，基于杂萘联苯聚芳醚的可溶解特性，可采用溶液浸渍法制备连续纤维增强复合材料的预浸料，更易于操作，成本低。与本发明相关的发明专利有，发明专利ZL200810013111.0公开了连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)复合材料的在线浸渍缠绕成型方法，发明专利ZL200610134662.3和ZL200510047183.3分别公开了连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)复合材料的界面改性方法等。上述专利涉及的树脂基体是杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)，与本发明的树脂基体杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)或其共混树脂基体不同，并且制备方法也不同。郑亮等报道了采用杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)为基体，采用溶液浸渍方法制备了连续纤维增强PPBES树脂基复合材料CF/PPBES(连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料的研究，郑亮，2009年大连理工大学博士生论文)，但其弯曲强度(Flexural strength)较低(≤1370MPa)，界面性能较差，层间剪切强度(Interlaminar shear strength)≤64MPa。与已公开文献相比，本发明涉及的树脂基体是PPBES的共混树脂，并在复合材料预浸片的层与层之间铺设了热塑性树脂薄膜，可增强了复合材料中预浸片的相互粘结力，改善了复合材料中树脂基体与连续纤维的界面性能，进而显著提升复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是针对报道的连续纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)树脂基复合材料的力学性能及界面性能不佳的问题，提供一种连续纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜共混树脂基复合材料及其制备方法，提高其力学性能和界面性能，从而制备一种在高温下长期使用的力学性能优异的高性能树脂基复合材料。

本发明的技术解决方案：

一种连续纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜共混树脂基复合材料，该复合材料的杂萘联苯共聚芳醚砜共混树脂基体至少包含两种树脂：一种树脂为PPBES，另一种树脂是杂萘联苯聚醚酮(PPEK)、杂萘联苯聚醚砜(PPES)、杂萘联苯聚醚腈(PPEN)、杂萘联苯聚醚酮酮(PPEKK)、杂萘联苯聚醚砜酮(PPESK)、杂萘联苯聚醚腈砜(PPENS)、杂萘联苯聚醚腈酮酮(PPENKK)、杂萘联苯聚醚砜酮酮(PPESKK)、杂萘联苯聚醚腈砜酮(PPENSK)、杂萘联苯聚醚腈砜酮酮(PPENSKK)、聚醚酰亚胺(PEI)中的一种或两种的共混树脂；

其中，所述的PPBES结构式为：

其中，R1、R2、R3、R4是氢、卤素取代基、苯基、苯氧基、烷基或烷氧基，烷基或烷氧基都含有至少1个碳原子，R1、R2、R3和R4的结构相同或不同；m≥3和n≥3。

所述的PPEK、PPES、PPEN、PPEKK、PPESK、PPENS、PPENKK、PPESKK、PPENSK、PPENSKK的结构通式为：