[发明专利]一种改性石英纤维/氰酸酯复合材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种改性石英纤维/氰酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：对石英纤维进行热处理后进行表面刻蚀，使其表面出现均匀一致的凹坑及空隙；对刻蚀后的石英纤维进行表面接枝，得到表面改性石英纤维；以四氢呋喃为溶剂，配制氰酸酯溶液；将表面改性石英纤维浸入到氰酸酯溶液中，得到改性石英纤维/氰酸酯共混液；将改性石英纤维/氰酸酯共混液烘干去除四氢呋喃溶剂，然后经过叠层、热压成型，制备改性石英纤维/氰酸酯复合材料。本发明制备的改性石英纤维/氰酸酯复合材料耐热性好、强度高，石英纤维与氰酸酯基体间的界面剪切强度高，具有优良的力学性能和介电性能，广泛应用于航空、航天、电子等科技领域。

技术领域

本发明属于复合材料制备技术领域，尤其涉及一种改性石英纤维/氰酸酯复合材料、制备方法及应用。

背景技术

氰酸酯树脂(CE)是主链中含有-OCN基团的一类聚合物，具有优良的耐热性、耐烧蚀防热性及突出的介电性能，但其力学性能较差不能满足作为载体的要求，限制了其在航空、航天、电子科技等领域的应用。为了提高CE树脂的力学性能，常采用增强体对氰酸酯树脂进行力学增强。

石英纤维具有质轻、热导率高及优异的导电和力学性能，是最常用的增强体材料。黑龙江石化院研制出中温固化氰酸酯树脂J-284PD，近些年提供多个批次的试验用树脂，用于和石英纤维复合制备改性石英纤维/氰酸酯复合材料，相对氰酸酯，其力学性能明显得到增强。但氰酸酯树脂与石英纤维复合时，由于氰酸酯树脂极性弱，氰酸酯树脂与石英纤维表面能不匹配，同时石英纤维在拉制过程中为了提高制成率，纤维表面施加了浸润剂，以及石英纤维的比表面积大，在空气中容易吸收水分而使纤维表面含有大量水，导致氰酸酯/石英纤维复合材料中氰酸酯与石英纤维之间界面的粘结性较差，界面剪切强度(ILSS)值不高。同时由于氰酸酯分子结构刚性强，氰酸酯树脂的韧性不佳，氰酸酯/石英纤维复合材料脆性较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：现有氰酸酯/石英纤维复合材料界面剪切强度值低，提供了一种改性石英纤维/氰酸酯复合材料、制备方法及应用。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明包括一种改性石英纤维/氰酸酯复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)对石英纤维进行热处理，除去其表面杂质；

(2)对除杂后的石英纤维进行表面刻蚀，使其表面出现均匀一致的凹坑及空隙；

(3)对刻蚀后的石英纤维进行表面接枝，得到表面改性石英纤维；

(4)以四氢呋喃为溶剂，配制质量浓度为0.5％的氰酸酯溶液；

(5)将表面改性石英纤维浸入到氰酸酯溶液中，得到改性石英纤维/氰酸酯共混液；

(6)将改性石英纤维/氰酸酯共混液烘干去除四氢呋喃溶剂，然后经过叠层、热压成型，制备改性石英纤维/氰酸酯复合材料。

所述步骤(1)中热处理的工艺为：

(11)对所述的石英纤维进行烧结，所述的烧结温度为250℃，升温速度为15℃/min，，保温时间为4～5h；

(12)对步骤(11)烧结处理的石英纤维使用体积比1:1的丙酮、乙醇混合液进行浸泡，浸泡温度为50～70℃，浸泡时间为60～120min，然后取出于75～85℃下真空干燥，干燥20小时；

(13)对步骤(12)浸泡处理的石英纤维进行烧结，所述的烧结温度350℃，烧结升温速度为15℃/min，保温2～3h；

(14)对步骤(13)烧结处理的石英纤维使用丙酮、乙醇混合液浸泡，浸泡工艺与步骤(12)相同；

(15)对步骤(14)浸泡处理的石英纤维进行烧结，所述的烧结温度450℃，烧结升温速度为15℃/min，保温1～2h；