一种热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法与流程

本发明涉及碳纤维复合材料，具体是一种热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法。

背景技术：

1、树脂基碳纤维复合材料具有比强度高、可设计性强、耐腐蚀、易于成型等优点，在航空航天、交通运输、风力发电、体育器材等领域广泛应用。相比于热固性树脂基碳纤维复合材料，热塑性树脂基碳纤维复合材料具有更高的断裂韧性、较大的损伤容限和更高的成型生产效率；此外，热塑性树脂基复合材料还具有可回收利用和长时间存储的特点，近年来受到越来越多的关注。

2、碳纤维表面通常涂覆有0.5-2wt％的环氧体系上浆剂，这类上浆剂能够提高大多数热固性树脂基碳纤维复合材料的机械性能，但是很难与热塑性树脂形成化学交联，导致热塑性树脂基碳纤维复合材料表现出较差的界面性能。

3、聚醚砜树脂是一种具有优异热性能、机械性能和加工性能的典型热塑性树脂，与其他热塑性树脂类似，聚醚砜树脂含有的各种化学结构与碳纤维表面上浆剂中的羟基或环氧基结合性较差，难以与上浆剂形成化学交联，而且熔体黏度高很难与碳纤维形成高强度机械啮合，使聚醚砜基碳纤维复合材料表现出较差的界面性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，以解决背景技术中聚醚砜基碳纤维复合材料表现出较差的界面性能。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，将碳纤维作为增强材料，热塑性聚醚砜树脂作为基体材料，采用热固性材料在碳纤维和聚醚砜树脂之间添加热固性过渡层。

4、在上述技术方案的基础上，本发明还提供以下可选技术方案：

5、在一种可选方案中：具体过程如下：

6、步骤1，按照热固性过渡层占复合材料总体质量的5-20％称取所需要的热固性材料和热塑性聚醚砜树脂；

7、步骤2，将热固性材料溶解在有机溶剂中，然后浸渍在碳纤维上，再烘干，得到含有过渡层的碳纤维预浸料；

8、步骤3，将热塑性聚醚砜树脂溶解在n,n-二甲基甲酰胺溶液中后浸渍在含有过渡层的碳纤维预浸料上，120-150℃烘干2-4h得到含有热固性过渡层的聚醚砜树脂基碳纤维预浸料；

9、步骤4，采用加热加压成型方式将含有热固性过渡层的聚醚砜树脂基碳纤维预浸料按照预设方向铺贴并制备成为热塑性树脂基碳纤维复合材料。

10、在一种可选方案中：在步骤2中，烘干所采用的温度为60-80℃且烘干时间为0.5-1.0小时。

11、在一种可选方案中：所述碳纤维为碳纤维丝束、碳纤维布或者碳纤维带。

12、在一种可选方案中：所述热固性材料为氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、高温固化环氧树脂和苯并噁嗪树脂中的一种或多种混合。

13、在一种可选方案中：所述有机溶剂为四氢呋喃、乙醇、二氯甲烷或丙酮。

14、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：

15、1、本发明使用的热塑性聚醚砜树脂具有优异的机械性能和热性能，能够保证热塑性树脂基碳纤维复合材料具有较高的强度；

16、2、本发明创新性的采取了在增强材料碳纤维和聚醚砜树脂基体之间添加热固性过渡层结构，一方面进入碳纤维表面的坑槽中与环氧类上浆剂进行化学结合，另一方面能够在固化过程中与聚醚砜形成半互穿网络结构提高两种树脂之间的范德华力和机械啮合力，达到提升热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能的效果；

17、3、本发明通过在碳纤维和聚醚砜树脂之间添加热固性过渡层提高复合材料的界面性能，从而提高复合材料的整体性能，更好地解决热塑性碳纤维复合材料在工程化应用方面的问题，拓展其在汽车制造、风力发电等领域的应用。

技术特征：

1.一种热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，其特征在于，将碳纤维作为增强材料，热塑性聚醚砜树脂作为基体材料，采用热固性材料在碳纤维和聚醚砜树脂之间添加热固性过渡层。

2.根据权利要求1所述的热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，其特征在于，具体过程如下：

3.根据权利要求2所述的热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，其特征在于，在步骤2中，烘干所采用的温度为60-80℃且烘干时间为0.5-1.0小时。

4.根据权利要求2所述的热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，其特征在于，所述碳纤维为碳纤维丝束、碳纤维布或者碳纤维带。

5.根据权利要求2所述的热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，其特征在于，所述热固性材料为氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、高温固化环氧树脂和苯并噁嗪树脂中的一种或多种混合。

6.根据权利要求2所述的热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，其特征在于，所述有机溶剂为四氢呋喃、乙醇、二氯甲烷或丙酮。

技术总结
本发明公开了一种热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能提升方法，涉及碳纤维复合材料技术领域，该提升方法包括将碳纤维作为增强材料，热塑性聚醚砜树脂作为基体材料，采用热固性材料在碳纤维和聚醚砜树脂之间添加热固性过渡层。本发明创造性地将热固性材料引入在碳纤维和热塑性聚醚砜之间作为过渡层，热固性过渡层一方面进入碳纤维表面的坑槽中与环氧类上浆剂进行化学结合，另一方面能够在固化过程中与聚醚砜形成半互穿网络结构提高两种树脂之间的范德华力和机械啮合力，从而提高复合材料的界面性能，目的在于解决热塑性树脂基碳纤维复合材料普遍具有的界面性能差的问题。

技术研发人员：隆垒燕,李兆,薛俊杰,许培俊,游非尔,张迪
受保护的技术使用者：陕西三防三诚特种材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17