一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料、复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料、复合材料及其制备方法，属于高分子复合材料技术领域。本发明专利技术解决了在热固性树脂基体材料耐温不好和工艺性较差，储存期短的问题。本发明专利技术中预浸料的制备方法：先将双马来酰亚胺和二烯丙基双酚A混合研磨后，加入氰酸酯树脂进行聚合反应，得到双马来酰亚胺预浸胶，然后将双马来酰亚胺预浸胶制备成单层胶膜，将碳纤维引入两层胶膜中间，得到双马来酰亚胺碳纤维预浸料，预浸料的工艺性较好，储存期较长，固化后得到双马来酰亚胺碳纤维复合材料，力学性能优异，耐高温性好。耐高温性好。

【技术实现步骤摘要】
一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料、复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料
，具体涉及一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料、复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着先进复合材料的扩大应用，航空、航天飞行器的不断更新，对作为基体的树脂提出了许多新的要求，对复合材料的要求也不断提高，人们希望得到既要有优良的耐湿热性，又要有足够的韧性，还要有优越的成型工艺性的树脂基体。作为常用的传统复合材料树脂基体的热固性树脂来说，具有良好的工艺性，成型易于实现的热固性树脂有环氧树脂和氰酸酯树脂，使用温度分别在150℃和200℃以下，而具有高温性能的聚酰亚胺树脂，虽然使用温度可达300℃，但其成型较为困难。

技术实现思路

[0003]为解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术的第一个目的是提供一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法。
[0004]本专利技术的技术方案如下：
[0005]一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法，步骤如下：
[0006]步骤一、制备改性双马来酰亚胺预浸胶
[0007]将双马来酰亚胺与二烯丙基化合物以质量份数比为1
‑
5:1称量并搅拌，通过研磨将其进一步充分混匀；
[0008]将研磨后的组份进行加热，加热温度为130
‑
160℃，预聚时间为3h
‑
6h，得到预聚物；
[0009]预聚后，降低温度至80
‑
100℃，加入氰酸酯，继续聚合10r/>‑
30min后，得到耐高温、改性双马来酰亚胺预浸胶；
[0010]步骤二、制备改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料
[0011]将步骤一中得到的改性双马来酰亚胺预浸胶加工成膜，将碳纤维增强材料通过热熔法浸入膜中，得到耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料。
[0012]作为本专利技术的优选，步骤一中，所述的双马来酰亚胺为4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯甲烷、4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯砜、4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯醚中的一种或几种的任意组合。双马来酰亚胺树脂(BMI)是以马来酰亚胺为活性端基的一类双官能团化合物，它具有与环氧树脂类似的固化方法，固化物有良好的耐热性、耐湿热性、低的吸湿率和膨胀系数。
[0013]作为本专利技术的优选，步骤一中，所述的二烯丙基化合物为二烯丙基双酚A、二烯丙基双酚S、双酚A二烯丙基醚中的一种或几种的任意组合。其主要作为改性化合物存在，马来酰亚胺环的双键(C＝C)与烯丙基首先进行双烯加成反应生成中间体，然后在较高温度下酰亚胺环中的双键与中间体进行反应，和阴离子酰亚胺齐聚反应生成高交联密度的韧性树
脂。
[0014]作为本专利技术的优选，步骤一中，所述氰酸酯为双酚A型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯中的一种或几种的任意组合。氰酸酯单体与双马来酰亚胺发生反应，形成交联的网络结构。氰酸酯的加入，不仅可以提高固化物的韧性，还可以获得较好的介电性能和耐温湿性能。
[0015]作为本专利技术的优选，步骤二中，改性双马来酰亚胺预浸胶加工成膜的方法为：将改性双马来酰亚胺预浸胶在70
‑
90℃下预热20
‑
40min，设定涂膜机热辊温度为60
‑
80℃，冷辊温度为5
‑
15℃，以8
‑
12m/min的速度均匀的涂在离型纸上，最终得到的预浸胶膜厚度为0.05
‑
0.2mm；
[0016]步骤二中，碳纤维增强材料通过热熔法浸入膜时的参数：热辊温度为70
‑
90℃，冷辊温度为5
‑
15℃，浸渍速度为1
‑
5m/min，浸渍压力为2
‑
3MPa。
[0017]作为本专利技术的优选，所述碳纤维增强材料为通用型碳纤维、高强型碳纤维、超高强型碳纤维中的一种或几种的任意组合，通用型碳纤维强度＜1.4GPa，高强型碳纤维强度为2GPa，超高强型碳纤维强度＞4GPa。如，T300、T700、T800、T1000、M40、M55等。
[0018]本专利技术的第二个目的是提供一种改性双马来酰亚胺碳纤维复合材料，该复合材料采用上述改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法所制备的改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料制备。
[0019]本专利技术的第三个目的是提供一种改性双马来酰亚胺碳纤维复合材料的制备方法，步骤如下：
[0020]将改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料通过切割、铺放、固化，得到耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维复合材料。
[0021]作为本专利技术的优选，所述的固化条件为：(130
±
5)℃/2h
±
5min+(180
±
5)℃/1h
±
5min+(240
±
5)℃/3h
±
5min，压力为0.5MPa
‑
5MPa。
[0022]本专利技术的有益效果如下：
[0023]1、本专利技术提供的耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料，其改性方法使用的是二烯丙基化合物，与基体树脂发生高交联密度的固化物，达到增韧改性的目的。
[0024]2、本专利技术提供的耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料，具有良好的工艺性，不仅具有较长的适用期，而且固化过程工艺简单。
[0025]3、本专利技术所制备的耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料，可采用模压、缠绕、热压罐等工艺制备纤维增强复合材料，具有较高的耐热性和良好的力学性能，可用于制备航空航天等高性能、高先进性树脂基复合材料。
具体实施方式
[0026]为使本领域技术人员能够更好的理解本专利技术的技术方案及其优点，下面将结合实施例对本申请进行详细描述，但并不用于限定本专利技术的保护范围。
[0027]实施例1
[0028]一种耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法：
[0029]步骤一、制备耐高温、改性双马来酰亚胺预浸胶
[0030]将4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯甲烷与二烯丙基双酚A以质量份数比为2：1称量并搅
拌，然后通过研磨将上述二者进一步充分混匀；
[0031]将研磨后的组份进行加热，加热温度为145℃，反应为4h，得到预聚物；
[0032]预聚后，降低温度至90℃，加入双酚A型氰酸酯，继续聚合20min后，得到耐高温、改性双马来酰亚胺预浸胶。
[0033]步骤二、制备耐高温、改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料
[0034]用步骤一得到的耐高温、改性双马来酰亚胺预浸胶加工成膜，制备过程为：将双马来酰亚胺预浸胶在85℃预热30min，设定涂膜机热辊温度为60℃，冷辊温度为10℃，以10m/min的速度均匀的涂在离型纸上，最终得到预浸胶膜的厚度为0.1mm；
[0035]将碳纤维T700增本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于，步骤如下：步骤一、制备改性双马来酰亚胺预浸胶将双马来酰亚胺与二烯丙基化合物以质量份数比为1
‑
5:1称量并搅拌，通过研磨将其进一步充分混匀；将研磨后的组份进行加热，加热温度为130
‑
160℃，预聚时间为3h
‑
6h，得到预聚物；预聚后，降低温度至80
‑
100℃，加入氰酸酯，继续聚合10
‑
30min后，得到改性双马来酰亚胺预浸胶；步骤二、制备改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料将步骤一中得到的改性双马来酰亚胺预浸胶加工成膜，将碳纤维增强材料通过热熔法浸入膜中，得到改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料。2.根据权利要求1所述的一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的双马来酰亚胺为4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯甲烷、4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯砜、4,4
‑
双马来酰亚胺基二苯醚中的一种或几种的任意组合。3.根据权利要求1所述的一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述的二烯丙基化合物为二烯丙基双酚A、二烯丙基双酚S、双酚A二烯丙基醚中的一种或几种的任意组合。4.根据权利要求1所述的一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述氰酸酯为双酚A型氰酸酯、酚醛型氰酸酯、双环戊二烯型氰酸酯中的一种或几种的任意组合。5.根据权利要求1所述的一种改性双马来酰亚胺碳纤维预浸料的制备方法，其特征在于：步骤二中，改性双马来酰亚胺预浸胶加工成膜的方法为：将改性双马来酰亚胺预浸胶在70
‑
90℃下预热20
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：商伟辉，张丽颖，卜凡哲，
申请(专利权)人：长春长光宇航复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：