[发明专利]一种碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料及其制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，由聚酰亚胺前聚体粉末与碳纤维蜂窝材料反应而得，所述聚酰亚胺前聚体粉末的制备方法是：由3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐和甲醇按质量比1∶4在回流状态下反应1.5~2.5h制得3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二甲酯溶液；由3,3',4,4'-联苯四羧酸二酐和甲醇按质量比1∶4在回流状态下反应10~11h制得3,3',4,4'-联苯四羧酸二甲酯溶液；将所得3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二甲酯溶液和所得3,3’,4,4’-联苯四羧酸二甲酯溶液混合，加入二氨基二苯基甲烷，室温下搅拌0.5~1h，加入匀泡剂，继续搅拌0.5~3h，制得聚酰亚胺前聚体溶液，将所得聚酰亚胺前聚体溶液干燥即得聚酰亚胺前聚体粉末；其中3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐与3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐的摩尔比为6~8∶2~4。

2.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐与3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐的摩尔比为6~7∶3~4。

3.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐与3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐的摩尔比为7∶3。

4.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述二氨基二苯基甲烷的摩尔用量为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐和3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐的摩尔用量之和；所述匀泡剂的加入量为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐、3,3’,4,4’-联苯四羧酸二酐和二氨基二苯基甲烷的质量之和的0.5~1.0%。

5.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述匀泡剂为硅油、硅酮乙二醇共聚物和聚硅氧烷-聚醚共聚物中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述碳纤维蜂窝材料的制备方法包括以下步骤：

a、将裁剪好的碳纤维布浸在粘结剂中进行浸胶处理，将浸胶处理后的碳纤维布烘干，得碳纤维预浸料；

b、将碳纤维预浸料铺叠在模具中，所述模具包括半六边形模具和用于形成蜂窝孔的六棱柱芯模，所述六棱柱芯模的端面为正六边形，所述半六边形模具是在上表面设有若干条状凸棱，所述凸棱的形状大小与将所述六棱柱芯模沿其相对的两条棱所在平面截开所形成的半六棱柱芯模的形状大小相同，相邻两条所述凸棱之间形成嵌设所述半六棱柱芯模的凹槽；

铺叠时，先在所述半六边形模具上铺上第一层碳纤维预浸料，在与所述第一层碳纤维预浸料对应的每个凹陷部分别放入六棱柱芯模，然后在各六棱柱芯模上方铺上第二层碳纤维预浸料，再在与第二层碳纤维预浸料对应的每个凹陷部放入六棱柱芯模，然后在各六棱柱芯模上铺上第三层碳纤维预浸料，以此类推，直到最顶层碳纤维预浸料铺好，铺叠完毕；

c、将上述铺叠好的碳纤维预浸料和模具整体放入热压机中进行热压，热压结束后，待温度降至室温，脱模，即得到碳纤维蜂窝材料。

7.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述碳纤维蜂窝材料的含碳量在90%以上，所述碳纤维蜂窝材料的高度为5.0~10.0cm，所述碳纤维蜂窝材料的孔径尺寸为9.6~12.8mm。

8.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，聚酰亚胺前聚体粉末与碳纤维蜂窝材料的质量比为3~10:1。

9.根据权利要求1所述的碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料，其特征是，所述碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料的密度是30~60kg/m³，所述碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料的50%形变时压缩应力为2.0~2.5MPa，L方向剪切强度为2.8~3.0MPa，W方向剪切强度为1.5~2.0MPa，热导率为0.020~0.050W/（m•k)。

10.一种制备权利要求1~9中任一所述碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料的方法，其特征是，包括以下步骤：将碳纤维蜂窝材料放入模具中，将聚酰亚胺前聚体粉末均匀地填充在碳纤维蜂窝材料中，再将模具放入烘箱内，在100~150℃下，发泡1.0~1.5h；然后将模具放入电阻炉中，在200℃保温0.5~1h后，升温至300℃，保温0.5~1.0h，即得到碳纤维蜂窝增强聚酰亚胺泡沫材料。