[发明专利]一种高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料，其特征在于，包括增强体和树脂基体，所述增强体为高模量碳纤维，所述树脂基体为无机纳米粒子增强聚酰亚胺获得的高刚度聚酰亚胺。

2.根据权利要求1所述的高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述高模量碳纤维的拉伸模量大于350GPa。

3.根据权利要求1所述的高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺为可溶性亚胺化的聚酰亚胺或者是PMR型聚酰胺酸盐溶液。

4.根据权利要求1所述的高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述无机纳米粒子为纳米蒙脱土、纳米二氧化硅、纳米氧化钛粒子中的一种。

5.根据权利要求1所述的高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料，其特征在于，所述无机纳米粒子增强聚酰亚胺获得的高刚度聚酰亚胺占复合材料的重量的35％～50％，所述高刚度聚酰亚胺按重量份数包括聚酰亚胺树脂低聚物80～99.9份，纳米无机粒子0.1～20份。

6.一种制备高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，利用无机纳米粒子、聚酰亚胺树脂和高模量碳纤维，制备高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺预浸料；

第二步，将高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺预浸料进行铺层、固化、脱模，得到高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一步包括：

根据相应的工况和复合材料制备的工艺路线需求选择合适的聚酰亚胺树脂体系，如果是聚酰亚胺粉末则选择相应溶剂并通过机械搅拌制备含有相应质量分数的聚酰亚胺均相溶液，如果是PMR型的聚酰胺酸盐溶液则从冷藏室中取出并倒入带有机械搅拌的容器中；

根据选用的聚酰亚胺种类选择与其溶解溶剂一致的溶剂来分散无机纳米粒子，将一定量的无机纳米粒子加入到溶剂中，采用超声分散法分散纳米粒子得到无机纳米粒子溶液，超声停止后，在形成沉淀或者团聚之前迅速将分散好的纳米粒子溶液加入到聚酰亚胺溶液或者聚酰胺酸盐溶液中继续搅拌，得到无机纳米粒子增强聚酰亚胺溶液；

根据选择的聚酰亚胺树脂，利用无机纳米粒子增强聚酰亚胺溶液和高模量碳纤维，选择相应的热熔法或者湿法工艺制备得到高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺预浸料。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第二步包括：

将第一步中得到的高模碳纤维/高刚度聚酰亚胺预浸料进行铺层，采用真空袋除溶剂法进行除溶剂，之后进行热压罐或者模压方式进行固化，固化结束后脱模得到相应的模碳纤维/高刚度聚酰亚胺复合材料。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述无机纳米粒子溶液制备的条件为：如果采用水浴则超声分散时间为1-3小时，如果采用超声细胞粉碎机则分散时间为50分钟内。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，聚酰亚胺的溶解溶剂为N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、二氧六环、甲醇、乙醇中的一种或者几种，具体根据聚酰亚胺体系做选择。