一种芳砜纶基碳纤维增强复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种芳砜纶基碳纤维增强复合材料及其制备方法。所述芳砜纶基碳纤维增强复合材料由下述原料按质量百分比组成：芳砜纶短切纤维70-90％，短切碳纤维10-30％。本发明的芳砜纶基碳纤维增强复合材料采用下述方法制备而成：(1)将芳砜纶短切纤维和短切碳纤维在预处理剂中进行超声，水洗，烘干；(2)热压成型。本发明利用芳纶和碳纤维为原料，采用热压工艺制备高性能工程塑料，具有良好的机械性能、耐热性和电绝缘性能，可用于电机、变压器等电工绝缘领域。
【专利说明】一种芳砜纶基碳纤维增强复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械制件材料【技术领域】，具体涉及一种复合材料及其制备方法，尤其涉及一种芳砜纶基碳纤维增强复合材料及制备方法。
【背景技术】
[0002]随着时下经济的飞速发展，各行各业对材料的要求越来越高，各种新型材料应运而生，而复合材料正是其中之一。碳纤维中碳元素质量分数占90%以上，碳原子间的结合方式不同，从而会形成不同的微观结构的物质。碳纤维在加热到350°C以上时就会发生不同程度的氧化，然而空气隔绝的环境中加热至380°C以上的高温后会发生升华，不会经历液态的形式，所以它不能像一般有机合成纤维那样在焰融状态进行纺丝制造，碳纤维的一般则是使用有机纤维的固相碳化或是低分子烃类气相热解生长来制造根据制备碳纤维的原料可分为洒青基碳纤维、聚丙烯基(PAN)碳纤维、纤维素基碳纤维等。碳纤维一般很少作为一种单一材料而进入应用领域，它多是作为金属、树脂、混凝土等材料的增强材料，具有密度小、比强度高、比模量高、热膨胀系数小、电导率髙、电磁屏蔽性、耐疲劳、耐腐烛和耐烧烛等诸多优点。
[0003]树脂基复合材料是由有机聚合物为基体的纤维增强材料。高性能树脂基复合材料目前通常采用有机树脂粉末或浆液预先制成胶膜，经与增强纤维覆合后，制成预浸料。然后，根据材料性能要求，进行铺层设计，在一定条件下，将有机树脂与增强纤维复合，成型，制成复合材料。也有少量报道采用纤维直接混合的方法制备复合材料，如:日本卡基集团与日本工业纤维大学联合报道了将聚酰胺纤维与碳纤维进行编织后，采用加热挤出的方法，使聚酰胺纤维完全熔融，与碳纤维复合，制备碳纤维增强聚酰胺树脂复合材料。相较于传统的制备方法，后者省略了树脂与纤维复合的工艺步骤，简化了制备工艺，是一种新型的复合材料制备方法。
[0004]芳砜纶(PSA)，其化学名称为对苯二甲酰3，3'，4，4' 二氨基-二苯砜共聚纤维，
亦称聚芳砜酰胺纤维，其分子结构为:
[0005]
【权利要求】
1.一种芳砜纶基碳纤维增强复合材料，其特征在于，由下述原料按质量百分比组成:芳砜纶短切纤维70-90 %，短切碳纤维10-30 %。
2.如权利要求1所述的芳砜纶基碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述芳砜纶短切纤维长度为4-8mm，短切碳纤维长度为4_8mm。
3.如权利要求1或2所述的芳砜纶基碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，由下述步骤组成:(I)将芳砜纶短切纤维和短切碳纤维在预处理剂中进行超声，水洗，烘干；(2)热压成型。
4.如权利要求3所述的芳砜纶基碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中，预处理剂为二甲基乙酰胺、氮-甲基吡咯烷酮和水中的一种或其混合。
5.如权利要求4所述的芳砜纶基碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于:所述预处理剂为二甲基乙酰胺、氮-甲基吡咯烷酮和水体积比为(1-3): (2-6):(10-20)的混合溶液。
6.如权利要求3所述的芳砜纶基碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中，超声时间为20-60min，烘干温度为180_220°C。
7.如权利要求3所述的芳砜纶基碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)的热压成型，具体步骤为:加入到热压模具中，以1_3°C /min的升温速率升温至220-260°C，恒温 3-10 min，继续以 1_3°C /min 升温到 340_380°C，施加瞬间压力 50_70MPa，保持压力5-15min，然后以3_10°C /min的速率降温至25°C。
【文档编号】C08J5/06GK104177827SQ201410432068
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】汪晓峰, 陈晟晖, 陆顺兴, 刘立起, 俞鸣明, 冯彬, 任慕苏, 孙晋良 申请人:上海特安纶纤维有限公司, 上海大学