[发明专利]提高连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料力学性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备方法领域，具体涉及一种提高连续碳纤维增强聚热塑性树脂复合材料力学性能的方法。

背景技术

连续碳纤维增强热塑性树脂基复合材料同传统连续碳纤维增强热固性树脂基复合材料相比，具有良好的抗冲击性能、密度小、比刚度和比强度大、加工过程不发生化学反应和成型周期短等优点。连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料在航空航天工业和民用制造业中得到广泛应用。但是由于其成本过高限制了其广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种提高连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料力学性能的方法，制备成本较低。

本发明的目的是这样实现的，其特征在于：实施步骤为：

⑴将1～10质量份的聚醚砜溶解到20～80质量份的N-N二甲基乙酰胺与丙酮的混合溶剂中充分溶解，其中N-N二甲基乙酰胺与丙酮的质量比为1～5:1，得到聚醚砜-DMAc溶液；

⑵将0.1～5质量份纳米增强体通过机械搅拌30-60Min和超声振荡30-60Min添加到步骤(1)得到的聚醚砜溶液中，制得性能稳定的悬浮液体系；

⑶将步骤(2)得到的聚醚砜悬浮液在18～22℃下浸渍连续碳纤维制得预浸料；

⑷将步骤(3)得到的浸渍料经过热压成型工艺得到产品，所述热压成型工艺参数及步骤为：

①冷压：5～10MPa/室温/60～90Min。

②预热压：10～15MPa/180～225℃/60～90Min。

③热压：10～15MPa/250～350℃/60～180Min。

④冷却：水冷至80℃，卸压脱模。

本发明具有如下优点：

1、利用悬浮液浸渍法制备预浸料，工艺简单，适合大规模生产。

2、所用溶剂毒性小，残留溶剂容易去除。

3、工艺可操控性强，纳米增强体成本低廉，产品综合能耗低。

4、产品综合力学性能良好和层间剪切强度较高，能够满足一般工业使用要求。

具体实施方式

实施例1

(1)将1质量份的聚醚砜(以下简称PES)溶解在20质量份的N,N二甲基乙酰胺(以下简称DMAc)与丙酮的混合溶剂中充分溶解配制溶液，其中DMAc与丙酮的质量比为1:1。

(2)将0.1质量份的纳米增强体加入到上述PES溶液中配制悬浮液，配制工艺为密封条件下，机械搅拌30Min后，超声振荡30Min，制备出性能稳定的悬浮液。

(3)将制备的悬浮液浸渍连续碳纤维后制的预浸料片，按照热压成型的加工工艺进行如下加工：

冷压：5MPa/室温/60Min+预热压：5MPa/180℃/60Min+热压：10MPa/250℃/60Min+冷却：80℃/水冷+卸压脱模。经上述工艺制得的连续碳纤维增强聚醚砜复合材料具有较佳的综合力学性能和较强的界面结合能力，能够满足一般工业使用要求。具体性能测试数值见附表1。

实施例2

(1)将2质量份的聚醚砜(以下简称PES)溶解在30质量份的N,N二甲基乙酰胺(以下简称DMAc)与丙酮的混合溶剂中充分溶解配制溶液，其中DMAc与丙酮的质量比为3:1。

(2)将0.2质量份的纳米增强体加入到上述PES溶液中配制悬浮液，配制工艺为密封条件下，机械搅拌40Min后，超声振荡40Min，制备出性能稳定的悬浮液。

(3)将制备的悬浮液浸渍连续碳纤维后制的预浸料片，按照热压成型的加工工艺进行如下加工：

冷压：8MPa/室温/80Min+预热压：12MPa/200℃/80Min+热压：12MPa/280℃/90Min+冷却：80℃/水冷+卸压脱模。经上述工艺制得的连续碳纤维增强聚醚砜复合材料具有较佳的综合力学性能和较强的界面结合能力，能够满足一般工业使用要求。具体性能测试数值见附表1。

实施例3

(1)将3质量份的聚醚砜(以下简称PES)溶解在35质量份的N,N二甲基乙酰胺(以下简称DMAc)与丙酮的混合溶剂中充分溶解配制溶液，其中DMAc与丙酮的质量比为2:1。

(2)将0.5质量份的纳米增强体加入到上述PES溶液中配制悬浮液，配制工艺为密封条件下，机械搅拌45Min后，超声振荡50Min，制备出性能稳定的悬浮液。

(3)将制备的悬浮液浸渍连续碳纤维后制的预浸料片，按照热压成型的加工工艺进行如下加工：