[发明专利]一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料，其特征在于，采用碳纤维与聚酰亚胺纤维通过混编或混纺的方式得到二者的混杂织物，然后与树脂和填料复合，最终固化成型得到复合材料；其中，所述聚酰亚胺纤维选自高强高模型聚酰亚胺纤维，纤维的强度大于1.5GPa，模量大于80GPa，断裂伸长率大于2％，玻璃化温度大于250℃，空气气氛下10wt％热分解温度大于500℃，300℃高温处理100h后强度保持率大于85％，回潮率小于2％；所述复合材料的弯曲强度大于650MPa，弯曲模量大于40GPa，层间断裂韧性大于等于0.45kJ·m^-2，空气气氛条件下5wt％热分解温度大于210℃。

2.根据权利要求1所述的复合材料，所述聚酰亚胺纤维占混杂织物的体积分数在1％-99％之间。

3.根据权利要求1所述的复合材料，所述树脂选自环氧树脂、不饱和树脂、酚醛树脂、脲醛树脂、聚氯乙烯树脂、聚甲醛树脂、氯化聚氯乙烯树脂、有机硅树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂、光固化树脂、低聚物树脂之中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的复合材料，纤维部分占复合材料的体积分数在10％-90％之间。

5.一种碳纤维/聚酰亚胺纤维混杂织物作为增强主体的复合材料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)将碳纤维与聚酰亚胺纤维通过混纺得到混杂纱线，然后经编织机得到二维或三维织物，聚酰亚胺纤维所占的体积分数在1％-99％之间；

(2)将碳纤维与聚酰亚胺纤维通过混编的方式，得到碳纤维作为经线、聚酰亚胺纤维作为纬线，或聚酰亚胺纤维作为经线、碳纤维作为纬线，或二者共为经线和纬线，或者交替、随机排列方式得到平纹、斜纹或具有特定形状的二维平面或三维立体织物，聚酰亚胺纤维所占的体积分数在1％-99％之间；

(3)将步骤(1)或步骤(2)得到的混杂织物与树脂和填料通过湿法浸胶或干法浸胶得到预浸料然后铺层得到预成型件，或通过树脂传递模塑的工艺得到预成型件，然后在一定的温度和压力下固化成型；所述复合材料的弯曲强度大于650MPa，弯曲模量大于40GPa，层间断裂韧性大于等于0.45kJ·m^-2，空气气氛条件下5wt％热分解温度大于210℃。

6.根据权利要求5所述的制备方法，所述碳纤维为T300级以上碳纤维，所述聚酰亚胺纤维为高强高模聚酰亚胺纤维，聚酰亚胺纤维的强度大于1.5GPa，模量大于80GPa，断裂伸长率大于2％，玻璃化温度大于250℃，空气气氛下10wt％热分解温度大于500℃，300℃高温处理100h后强度保持率大于85％，回潮率小于2％。

7.根据权利要求5所述的制备方法，步骤(3)中复合材料中纤维的体积分数在10％-90％之间。

8.根据权利要求5所述的制备方法，步骤(3)中成型压力大于0.1MPa，温度在100-400℃之间，时间在0.1-24h之间。

9.根据权利要求5所述的制备方法，所述复合材料成型时还包括填料，所述填料选自金属粉末、金属氧化物、钛酸钡、碳纳米管、石墨烯、石墨、金属纤维、无机纤维、二硫化钼、橡胶颗粒、二氧化硅、海泡石、阻燃剂、光亮剂、荧光剂中的一种或多种。

10.一种权利要求1-4任一项所述的复合材料的应用，其特征在于，将其应用于防弹衣、防弹提包、防弹装甲、防弹护板、防弹头盔、防撞墙、防撞护板、保险杠、刹车片、砂轮、以及用于建筑物的增强、补强和加固。