[发明专利]一种高碳纤维含量的聚苯硫醚复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高碳纤维含量的聚苯硫醚复合材料，其特征在于，按重量百分数计，由以下组分组成：聚苯硫醚20％～30％，碳纤维70％～85％，偶联剂0.1％～2％；碳纤维增强聚苯硫醚复合材料是以聚苯硫醚无纺布作为原料，通过热压方法制备得到碳纤维增强聚苯硫醚复合材料，该方法可以有效减少由于聚苯硫醚熔体流动造成的碳纤维变形的不利影响，并且可以有效阻止裂纹扩展，从而极大地提高碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种高含量碳纤维增强聚苯硫醚复合材料及其制备方法。

背景技术

聚苯硫醚(PPS)是一种结晶性能优异的新型工程塑料，具备良好的耐热性，耐化学腐蚀性及阻燃性，目前在汽车制造、航空航天和电子电气等方面具有广泛的应用。但是单独的聚苯硫醚材料的力学性能不够理想，限制了其应用范围。碳纤维是一种有机纤维材料，其通常可以与树脂制成复合材料，可以极大地增强树脂的机械性能,并且可以大幅度降低复合材料的重量。

然而，传统的复合材料中，碳纤维的用量较少，在碳纤维含量高于60％情况下，使用传统方法制备碳纤维增强聚苯硫醚复合材料很难成型，并且其结构不稳定，孔隙率高，树脂浸润性低，从而导致其产品力学性能差，难以实现规模化生产。

公开号为CN102634124A的发明专利公开了一种碳纤维增强聚苯硫醚复合材料及制备方法，其实施例具体公开了复合材料原料组成及质量分数：30％改性碳纤维、58％聚苯硫醚、8％的可溶性聚四氟乙烯、2％的聚硅氧烷、1％的抗氧剂1010和1％的硅酮粉，其使用挤出工艺，制备得到复合材料。该工艺制备出的聚苯硫醚复合材料中，碳纤维含量较低，并且其机械性能如拉伸强度为167MPa、弯曲强度为313MPa不够理想。

公开号为CN85101601A的发明专利公开了一种制备聚苯硫醚基纤维复合材料的方法，采用悬浮液浸渍法制备纤维复合材料。并在实施中公开了碳纤维或玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料的制备方法，包括以下步骤(1)聚苯硫醚(PPS)浸渍液的配制；(2) 碳纤维或玻璃纤维的浸渍和缠绕；(3)缠绕件的热处理；(4)裁剪和模压。使用该方法制备的复合材料机械性能有了一定的提高，然而其只是适于制备纤维体积含量在60％之下的复合材料，其增强纤维的增强效果并没有显著增加。

从对现有技术的梳理可以看出，碳纤维作为增强纤维的添加量较少，并且大多通过与树脂共混后挤出成型，其得到复合材料的性能不够理想。或者通过树脂悬浮液和碳纤维进行浸渍缠绕成型，其能较大程度的提高复合材料的机械性能，然而其复合材料中所加入的碳纤维含量在60％之下，改善材料的机械性能并不理想。

本发明旨在提供一种高含量碳纤维增强聚苯硫醚复合材料，其碳纤维的含量高于60％，能够显著地降低复合材料的成本，并且在现有技术的基础上，进一步的提高复合材料的机械性能，本发明主要是使用聚苯硫醚无纺布以及碳纤维布作为原料，通过交互叠放并通过热压成型，由于聚苯硫醚无纺布纤维的三围网状结构，在热压过程中能够充分的渗透到碳纤维布中，对碳纤维形成稳定牢靠的固着，进而能够大幅度的提高碳纤维含量的同时提高复合材料的力学性能。

发明内容

本发明制备的提供一种高含量碳纤维增强聚苯硫醚复合材料，其碳纤维的含量高于 70％，可以有效减少由于聚苯硫醚熔体流动造成的碳纤维变形的不利影响，同时界面层的增加能够防止裂纹扩展，从而极大地提高碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度。另外，本发明提供的该复合材料的制备方法简单，产品重复率高，力学性能极佳。

本发明提供了一种高含量碳纤维增强聚苯硫醚复合材料，其特征在于，按重量百分数计，由以下组分组成：聚苯硫醚20％～30％，碳纤维70％～80％，偶联剂0.1％～3％；所述碳纤维增强聚苯硫醚复合材料是以聚苯硫醚无纺布作为原料，通过热压方法制备得到碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。