[发明专利]一种聚酰胺多层复合材料

说明书

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种碳纤维增强聚酰胺复合材料，具有一层或一层以上的聚酰胺薄膜层，一层或一层以上的碳纤维布，其中，聚酰胺薄膜层和碳纤维布之间还含有通过含羧酸官能团的聚合物形成的聚合物层，聚酰胺薄膜层与含羧酸官能团的聚合物层之间，还具有低粘度聚酰胺层，其制备方法包括：制备碳纤维布、制备含羧酸官能团的聚合物层、制备含有低粘度聚酰胺层的聚酰胺薄膜层，按顺序积层后，于100℃～190℃条件下模压形成聚酰胺多层复合材料。本发明制备的碳纤维增强聚酰胺复合材料，可增加碳纤维布和聚酰胺的界面相容性，使得聚酰胺和碳纤维布结合得更好，不会出现界面分离而出现空隙，提高复合材料的机械性能。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种碳纤维增强聚酰胺多层复合材料。

背景技术

聚酰胺(PA，又称尼龙)是重复单元中含有酰胺基的有机聚合物，具有高熔点、高耐热、自熄性、耐油性和耐化学品性、耐磨、抗蠕变及耐老化等特点；也具有高韧性、高耐久和优异的电性能等优异物理性能，广泛应用于工业领域。

碳纤维(CF)是一种新型非金属材料，有着强度高、耐溶剂性、抗老化、耐疲劳和抗蠕变性能高、质量轻等优良性能。碳纤维布是由碳纤维束编织而成的二维材料，作为高分子材料的增强材料可以大大加强高分子材料的机械性能。碳纤维增强复合材料由于质量轻、强度大等特点已经广泛用于各行各业。

但是，碳纤维由于化学惰性和耐溶剂性，与其他材料特别是有机物相容性差，有机物的溶液或熔体不容易润湿碳纤维布。碳纤维布增强复合材料中，碳纤维的表面与树脂间会出现空隙和缺陷，使得复合材料达不到理想的强度。

专利CN201410410146.3提供了一种碳纤维增强聚酰胺复合材料及其制备方法，提出运用有机盐和聚丙烯腈溶液对碳纤维进行表面改性，但这种方法对碳纤维和聚酰胺的界面相容性改进不够，复合材料的力学性能改善不明显。

发明内容

为克服上述不足，本发明提供了一种聚酰胺多层复合材料，并提供一种制备该聚酰胺多层复合材料的方法。

一种聚酰胺多层复合材料，具有一层或一层以上的聚酰胺薄膜层和一层或一层以上的碳纤维布，其中，聚酰胺薄膜层和碳纤维布之间还含有由含羧酸官能团的聚合物形成的聚合物层。

其中，聚酰胺是重复单元中含有酰胺基的有机聚合物，具体如尼龙6、尼龙66、尼龙11、尼龙12、尼龙46、尼龙610、尼龙612、尼龙1010。优选为聚酰胺的主要产品尼龙6或尼龙66中的一种或两种。

碳纤维布是指由碳纤维束编织而成的二维材料，作为复合材料的增强材料，增加复合材料的机械强度。

含羧酸官能团的聚合物包括聚马来酸及其共聚物、聚丙烯酸及其共聚物、聚甲基丙烯酸及其共聚物、聚天冬氨酸及其共聚物或聚环氧琥珀酸及其共聚物中的一种或多种，其可以增加碳纤维和聚酰胺的界面相容性，提高复合材料的机械性能。

进一步的，所述的聚酰胺薄膜层与含羧酸官能团的聚合物层之间，还具有低粘度聚酰胺层。低粘度聚酰胺是指聚酰胺低聚物，一般数均分子量大于500，小于2000，它可以提高聚酰胺的流动性，提高聚酰胺对碳纤维的浸润效果，提高界面相容性，提高复合材料的机械性能。尤其是，所述的低粘度聚酰胺层中的低粘度聚酰胺在190℃、100/s的熔体粘度为1500～8000mPa·s。熔体粘度可以使用毛细管流变仪、旋转流变仪测定。

进一步的，所述的碳纤维布是经表面改性的，表面具有碳化二亚胺官能团。碳纤维布表面的碳化二亚胺官能团可以与含羧酸官能团的聚合物反应而增加碳纤维和聚酰胺等有机物的界面相容性，提高复合材料的机械性能。所述的碳化二亚胺官能团是由聚碳化二亚胺同碳纤维布反应得到的。