[发明专利]一种多羧基聚氨酯接枝提高复合材料界面性能的方法

权利要求书

1.一种多羧基聚氨酯接枝提高复合材料界面性能的方法，其特征在于，该方法将连续聚苯并噁唑PBO纤维经多羧基聚氨酯溶液浸渍烘干后置于等离子体处理装置中，采用低温等离子体技术对纤维进行表面改性；然后与双马来酰亚胺树脂溶液浸渍制备纤维增强双马来酰亚胺复合材料预浸料；最后采用高温模压成型工艺制成连续纤维增强复合材料；具体步骤为：

第一步，聚苯并噁唑PBO纤维表面改性处理

1)将连续聚苯并噁唑PBO纤维置于索提装置中，索提去除上浆剂；

2)将聚氨酯溶于有机溶剂中，配置成质量分数不大于20％的聚氨酯接枝液；所述的聚氨酯为多羧基聚氨酯，分子链上含有羧基；

3)将步骤1)处理后的PBO纤维浸渍于步骤2)的聚氨酯接枝液中，利用溶剂挥发法，采用聚氨酯接枝液对连续PBO纤维进行预接枝，充分烘干，得到表面附着聚氨酯的预接枝PBO纤维；

4)将步骤3)得到的预接枝PBO纤维置于介质阻挡放电等离子体设备的放电腔体中，并穿过平板电极放电的间隙；利用低温等离子体技术，对预接枝PBO纤维进行大气压下空气介质阻挡放电等离子体处理，进行表面改性；所述的大气压下空气介质阻挡放电等离子体处理参数：石英板间距不多于5mm，输出功率为20～400W，处理时间为不多于3分钟；

第二步，制备连续纤维增强复合材料

1)采用半浸湿法制备复合材料预浸料：室温下，将第一步处理后的PBO纤维与质量百分含量5～50％的双马来酰亚胺BMI树脂溶液浸胶进行浸渍，置于烘箱中烘干，制备成改性PBO纤维增强BMI复合材料预浸料，且预浸料胶含量的质量百分含量不小于35％；

2)对步骤1)得到的改性PBO纤维增强BMI复合材料预浸料进行热压成型，得到界面粘接能力大幅提高的PBO纤维增强BMI复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种多羧基聚氨酯接枝提高复合材料界面性能的方法，其特征在于，第一步步骤2)中所述的聚氨酯为多羧基聚氨酯，分子链上含有羧基；该多羧基聚氨酯由二元异氰酸酯预聚物与均苯四甲酸酐反应制成，其软段为烷基或烷氧基，硬段为苯基氨酯，羧基处在氨酯基邻位，因其结构中含有多个羧基而具有多个反应活性位点；所述的多羧基聚氨酯的结构式如下：

其中，OCN-A-NCO为聚氨酯预聚物，由二元醇与二异氰酸酯在非质子性溶剂中制得；聚氨酯预聚物OCN-A-NCO的结构式如下：

其中，取代基X为碳数2-6的烷基或烷氧基；

所述的多羧基聚氨酯的制备方法，包括以下步骤：

(1)合成含脂肪链的二元异氰酸酯预聚物

将含脂肪链结构的二元醇溶于非质子性溶剂中，得到二元醇溶液；将二元异氰酸酯溶于非质子性溶剂中，并加入催化剂二月桂酸二丁基锡，得到二元异氰酸酯溶液；将二元醇溶液滴加到二元异氰酸酯溶液中，在80～150℃条件下反应1～10小时后，经多次无水乙醇洗后，得到合成含脂肪链的二元异氰酸酯预聚物；所述的含脂肪链结构的二元异氰酸酯与二元醇的摩尔配比为4：1-2：1；

(2)含多羧基的聚氨酯

室温下，将步骤(1)得到的含脂肪链的二元异氰酸酯预聚物与均苯四甲酸酐加入非质子溶剂中预混合1～10小时后，在50～110℃下反应1～10小时后得到聚氨酯原液，将聚氨酯原液缓慢滴入无水乙醇中，多次洗涤后，将固体过滤干燥，得到多羧基聚氨酯；所述的二元异氰酸酯预聚物与均苯四甲酸酐的摩尔配比为3：1～1：1。

3.根据权利要求1或2所述的一种多羧基聚氨酯接枝提高复合材料界面性能的方法，其特征在于，第二步步骤2)所述的热压成型工艺步骤和条件为：

预热温度达到145℃以上，时间为10～30分钟；

凝胶化温度达到145～200℃，时间为20～90分钟；

固化压力为1～10MPa，温度200～230℃，时间为1～5小时；

后固化压力为1～10MPa，温度达到230～260℃，时间为1～5小时；

自然冷却，脱模。

4.根据权利要求1或2所述的一种多羧基聚氨酯接枝提高复合材料界面性能的方法，其特征在于，第二步步骤1)所述的浸胶温度为室温，牵引速度为0～5m/min，刮胶棒间距为0～2.0mm；所述的烘干时间为10～90min，烘干温度为30～50℃。