[发明专利]一种层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种酚醛树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂及其复合材料因具备优异的耐热性、阻燃性和尺寸稳定性，以及良好的工艺性、耐化学介质能力和低廉的价格而被广泛应用于许多重要技术与经济领域。但是在航空、航天等对质量和隔热性能有特殊要求的高技术领域中，现有的酚醛树脂及其复合材料则因相对较高的热导率和密度而受限。

发明内容

本发明的目的是为了降低现有酚醛树脂及其复合材料的热导率和密度而提供的一种层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料及其制备方法。

本发明层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料按质量百分比由20％～80％酚醛树脂和余量的短纤维组成；短纤维在层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料中层状分布，层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料中均匀分布大量的纳米孔或微米级孔。

上述层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料按以下步骤进行制备：

一、将液体酚醛树脂、溶剂、固化剂和表面改性剂混合搅拌至澄清透明，获得酚醛树脂溶液；其中，液体酚醛树脂与溶剂的体积比为1:1～4，固化剂用量为液体酚醛树脂及溶剂总质量的0.5％～5.0％，表面改性剂用量为液体酚醛树脂质量的2.0％～10.0％；

二、将短纤维加入步骤一制备的酚醛树脂溶液中搅拌1～2h并同时抽真空脱泡，得到浆料；

三、将步骤二的浆料注模，然后用带孔的压头加压，将多余的酚醛树脂溶液从压头孔中排出并回收；

四、150℃～180℃固化模具中的浆料，固化后自然冷却至室温脱模，得到层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料；

其中，步骤三将多余的酚醛树脂溶液排出后剩余的浆料中液体酚醛树脂与短纤维的质量比为0.25～4:1。

本发明层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料组织成分均匀，短纤维均匀分布在含大量纳米或微米级孔的酚醛树脂内，且多孔酚醛树脂在包裹的短纤维表面形成均匀膜层；短纤维在层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料中层状分布，而且短纤维在平行于加压表面方向随机分布。

本发明层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料具有密度低、热导率低的特点。

本发明层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料制备方法工艺简单，成本低廉，易于实现工业化生产。

附图说明

图1是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料的宏观照片。

图2是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料平行于加压表面方向，放大倍数为500倍的扫描电子显微形貌图。

图3是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料垂直于加压表面方向，放大倍数为500倍的扫描电子显微形貌图。

图4是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料在平行于加压表面方向的压缩应力-压缩应变曲线图。

图5是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料在垂直于加压表面方向的压缩应力-压缩应变曲线图。

图6是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料的N₂吸附-脱附等势线图。

图7是实施例1制备的层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料的孔径分布曲线图。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料按质量百分比由20％～80％酚醛树脂和余量的短纤维组成；短纤维在层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料中层状分布，层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料中均匀分布大量的纳米孔或微米级孔。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：短纤维为长度是0.5～10mm的玻璃纤维、高硅氧纤维或碳纤维。其它与实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料按质量百分比由30％～70％酚醛树脂和余量的短纤维组成。其它与实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料按质量百分比由40％～60％酚醛树脂和余量的短纤维组成。其它与实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式层状分布短纤维增强多孔酚醛复合材料按以下步骤进行制备：