一种碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料,包含碳纤维和树脂基体，所述的树脂基体含有以下组分：环烯烃共聚物100重量份；晶须10～30重量份；不饱和酯2～10重量份；有机过氧化物.1～1.0重量份；且所述的碳纤维经过偶联剂表面处理。通过用不饱和酯和有机过氧化物将晶须与环烯烃树脂充分结合提升树脂基体的性能后再与碳纤维复合的方法，能显著改善环烯烃聚合物树脂的强度、耐热性和尺寸稳定性。本发明专利技术还提供了上述碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料的制备方法。复合材料的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料领域，尤其涉及一种用于碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料。

技术介绍

[0002]环烯烃共聚物是一类由环烯烃聚合而成的高附加值热塑性工程塑料，这种共聚物具有高透明性，低介电常数，优良的耐热性、耐化学性，熔体的流动性、阻隔性及尺寸稳定性较好。因此，环烯烃共聚物可广泛地应用于制造各种光学、信息、电器、医用材料。
[0003]如今，随着环烯烃共聚物树脂的应用体系逐渐健全，而现有的环烯烃树脂性能不能满足于日益增长的需求。同时目前已有的环烯烃共聚物树脂的改性方法偏向于改善环烯烃共聚物树脂的导电性、透光性、耐热性，而对提升尺寸稳定性与强度方面研究较少。
[0004]例如：
[0005]CN108699302A提供一种环状烯烃共聚物组合物及其交联体，其所述环状烯烃共聚物组合物包含有特定量的特定重复单元的环状非共轭二烯的环状烯烃共聚物(m)、以及与上述环状烯烃共聚物(m)不同的，不含有环状非共轭二烯重复单元的环状烯烃共聚物(n)，获得适合于电路基板等的在高频区域的介电特性和耐热性优异的交联体。但由于交联部位仅限制在环状非共轭二烯重复单元，交联度有限，所以并没有显著改变其玻璃转化温度(Tg)，材料的特性没有质的改变。材料主要是作为膜或片以及层叠体使用，使用的方式比较单一，限制其使用。
[0006]CN108148332A提供了一种树脂组合物及应用该树脂组合物的胶片及电路板，其所述树脂组合物含有环烯烃共聚物、聚丁二烯、马来酸酐化聚丁二烯及溶剂，该环烯烃共聚物及聚丁二烯的分子侧链上均具有乙烯基，在烘烤制程中，环烯烃共聚物的分子侧链上的乙烯基与聚丁二烯的分子侧链上的乙烯基发生化学反应而键合在一起，形成化学交联的网络结构，能够进一步提高所述树脂组合物的交联密度，从而使得该胶层中的化学交联的网络结构在后续的常规的电路板的焊锡等制程中不会失效，因此，由所述树脂组合物制得的电路板的胶层具有较好的耐热性，可适应电路板的耐热性需求。但是由于环烯烃共聚物是交联的，不再具有热塑性，限制了材料的使用。
[0007]因此需要一种高耐热的、高强度、高尺寸稳定性的，可以适用于各种成型加工方法的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料。

技术实现思路

[0008]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的是提供一种高耐热、高强度、高尺寸稳定性的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0010]一种碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料,包含碳纤维和树脂基体，所述的树脂基体含有以下组分：
[0011]环烯烃共聚物100重量份；
[0012]晶须10～30重量份；
[0013]不饱和酯2～10重量份；
[0014]有机过氧化物0.1～1.0重量份；
[0015]且所述的碳纤维经过偶联剂表面处理。
[0016]环烯烃共聚物树脂是具有环状烯烃结构的非晶性透明共聚高分子，在本专利技术中作为树脂基体的主要组分，承担主要的力学性能等各种性能。
[0017]优选本专利技术所述环烯烃共聚物树脂在260℃时的熔融指数为20～30g/min。如果熔融指数过小，则组合物加工较困难，且耐热性不佳；如果熔融指数过大，则组合物脆性过高，耐热性也不佳。
[0018]所述碳纤维指的是含碳量在90％以上的高强度高模量纤维，在本专利技术中作为增强材料，起到提高复合材料强度与热稳定性的作用。碳纤维可分为碳纤维丝、短丝纤维、粉末碳纤维、短切碳纤维、织物、编织品以及无纬布、无纺布、毡、纸等多种形态的碳纤维及其织物。
[0019]本专利技术所述的碳纤维，包含碳纤维丝、短丝纤维、粉末碳纤维、短切碳纤维、织物、编织品以及无纬布、无纺布、毡、纸等多种形态的碳纤维及其织物。为了更好的与基体树脂进行复合来有效提高其强度与热稳定性，优选的所述的碳纤维含粉末碳纤维、短切碳纤维、碳纤维丝、碳纤维织物、碳纤维毡中的一种或多种。
[0020]本专利技术的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料中，以环烯烃共聚物树脂100重量份计算，碳纤维为80～150重量份，优选为100～120重量份。当使用粉末碳纤维、短切碳纤维时，碳纤维过多，与树脂复合时难以分散均匀；当使用碳纤维织物、碳纤维毡时，碳纤维过多，树脂难以均匀填补碳纤维缝隙；都会影响到复合材料的力学性能。碳纤维过少，则无法有效起到提高复合材料强度与热稳定性的作用。
[0021]所述晶须是由高纯度单晶生长而成的微纳米级的短纤维，在本专利技术中起到提高树脂基体热稳定性的作用。晶须可分为有机晶须和无机晶须两大类。其中有机晶须主要有纤维素晶须、聚(丙烯酸丁酯
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苯乙烯)晶须、聚(4
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羟基苯甲酯)晶须等几种类型。无机晶须主要包括陶瓷质晶须(钛酸钾，硼酸铝等)、无机盐晶须(硫酸钙，碳酸钙等)和金属氧化物晶须(氧化铝，氧化锌等)等。
[0022]本专利技术所述晶须可以是有机晶须或无机晶须中的一种或多种。为了更好的提高树脂基体的热稳定性，优选的，所述晶须包含钛酸钾晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶须、碱式硫酸镁晶须、碳酸钙晶须中的一种或多种。进一步优选为硼酸铝晶须。
[0023]本专利技术碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料中，以环烯烃共聚物树脂100重量份计算，晶须的重量份为10～30重量份，优选为5～25重量份。晶须过多，与树脂共混时晶须难以分散导致聚团进而影响树脂基体的力学性能，晶须过少，无法有效起到提高树脂基体热稳定性的作用。
[0024]所述不饱和酯是含有碳碳双键的小分子酯。在本专利技术中通过不饱和酯与有机过氧化物共同作用，起到提高环烯烃共聚物树脂与碳纤维和晶须的粘结力的作用。
[0025]本专利技术所述不饱和酯可以是邻苯型、间苯型、对苯型、双酚A型、乙烯基酯型等不饱和酯中的一种或多种。为了更好的起到提高环烯烃共聚物树脂与碳纤维和晶须的粘结力的
作用，优选的不饱和酯为邻苯二甲酸二烯丙酯、油酸丁酯、油酸四氢呋喃甲酯、马来酸二(2
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乙基己)酯中的一种或多种。进一步的，所述不饱和酯包含油酸四氢呋喃甲酯、马来酸二(2
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乙基己)酯中的一种或两种。
[0026]本专利技术碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料中，以环烯烃共聚物树脂100重量份计算，不饱和酯为2～10重量份，优选为4～8重量份。不饱和酯过少，无法有效起到起到提高环烯烃共聚物树脂与碳纤维和晶须的粘结力的作用，不饱和酯过多，则会因不饱和酯的稀释、增塑作用影响到树脂基体的力学性能。
[0027]进一步的，为了起到最好的效果，最优选为油酸四氢呋喃甲酯和马来酸二(2
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乙基己)酯，且油酸四氢呋喃甲酯:马来酸二(2
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乙基己)酯为1:1～1:3(重量比)。
[0028]所述有机过氧化物是过氧化氢中的氢原子被烷基、酰基、芳香基等有机基团置换而形成的含有
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O
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料,其特征在于，包含碳纤维和树脂基体，其中：所述碳纤维经过偶联剂表面处理；所述树脂基体含有以下组分：环烯烃共聚物100重量份；晶须10～30重量份；不饱和酯2～10重量份；有机过氧化物0.1～1.0重量份。2.根据权利要求1所述的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料，其特征在于，所述碳纤维包含粉末碳纤维、短切碳纤维、碳纤维丝、碳纤维织物、碳纤维毡、碳纸中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料，其特征在于，所述环烯烃共聚物树脂的260℃熔融指数为20～30g/10min。4.根据权利要求1所述的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料，其特征在于，所述晶须包含钛酸钾晶须、氧化锌晶须、硫酸钙晶须、硼酸铝晶须、碱式硫酸镁晶须、碳酸钙晶须中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料，其特征在于，所述不饱和酯包含邻苯二甲酸二烯丙酯、油酸丁酯、油酸四氢呋喃甲酯、马来酸二(2
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乙基己)酯中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的碳纤维/环烯烃共聚物树脂复合材料，其特征在于，所述不饱和酯包含油酸四氢呋喃甲酯和马来酸二(2
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乙基己)酯，且油酸四氢呋喃甲酯:马来酸二(2
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【专利技术属性】
技术研发人员：郎鸣华，赵清新，
申请(专利权)人：江苏澳盛复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：