[发明专利]一种高机械性能的复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于复合材料领域，公开了一种复合材料，包括以下组分：聚邻苯二酰胺30‑70份，碳纤维15‑35份，相容剂2‑10份，偶联剂0.1‑2份，润滑剂0.3‑2份，抗氧剂0.1‑0.8份。本发明还公开了所述复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)按照配比称取各组分，除碳纤维外，其他物料进行混合，得到预混物；(2)将预混物和碳纤维投入挤出设备，经熔融挤出，冷却，制得复合材料。所述复合材料具有良好的机械性能，可应用于航空航天领域。

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种高机械性能的复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维复合增强材料是目前最先进的复合材料之一，它可以兼顾碳纤维和基体的性能，因而成为综合性能更为优异的工程结构材料和具有特殊性能的功能材料。碳纤维复合增强材料以其轻质高强，耐高温，抗腐蚀，热力学性能优良等特点，被广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料。碳纤维复合材料也因其较高的比强度和比模量，故在多个领域也大有作为，如飞机和高速列车刹车系统，民用飞机及汽车复合材料结构件，高性能碳纤维轴承，风力发电机大型叶片，体育运动器材等等。

因此，碳纤维复合材料的研究和开发应用已经成为一项涉及多项学科领域的系统工程，碳纤维复合材料的发展状况则成为材料科学发展水平的重要标志。

虽然碳纤维复合材料已获得了长足发展，但在航空航天、医疗器械等高端科技领域中，现有的碳纤维复合材料的机械性能(力学性能)仍存在不足，不能完全满足实际的需要。

因此，希望提供一种机械性能良好的复合材料。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高机械性能的复合材料及其制备方法，所述复合材料具有良好的机械性能，可应用于航空航天领域。

一种复合材料，包括以下组分：

所述聚邻苯二酰胺使用前需进行充分干燥。

优选的，所述碳纤维的直径为5-15μm，所述所述碳纤维的长度为3-6mm。

优选的，所述相容剂选自改性聚丙烯酸酯、环氧树脂或马来酸酐接枝物中的至少一种。相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂。

更优选的，所述相容剂为马来酸酐接枝物。马来酸酐接枝物相容剂通过引入强极性反应性基团，使材料具有高的极性和反应性，能大大提高复合材料的相容性和填料的分散性，从而提高复合材料机械强度。

优选的，所述偶联剂选自硅烷偶联剂、铬络合物偶联剂或钛酸酯偶联剂中的至少一种。偶联剂在复合材料中的作用在于它既能与增强材料表面的某些基团反应，又能与基体树脂反应，在增强材料与树脂基体之间形成一个界面层，界面层能传递应力，从而增强了增强材料与树脂之间粘合强度，提高了复合材料的性能，同时还可以防止其它介质向界面渗透，改善界面状态，有利于制品的耐老化、耐应力及电绝缘性能。

更优选的，所述偶联剂为硅烷偶联剂。

优选的，所述润滑剂选自硅烷聚合物、脂肪酸盐、脂肪酸酰胺、硬脂酸、油酰胺、乙烯基双硬脂酰胺、季戊四醇硬脂酸酯或聚烯烃蜡中的至少一种。所述润滑剂促进各组分的熔融，有效地改进了所述复合材料熔融体的流动性，减小了加工过程中复合材料熔体与加工机械间的摩擦，同时具有较好的胶模作用，缩短了复合材料的注塑周期。

优选的，所述抗氧剂选自受阻酚类、受阻胺类、硫醚类或亚磷酸酯类抗氧剂的至少一种。所述抗氧剂包括但不限于抗氧剂1010、抗氧剂1098、抗氧剂168、抗氧剂3114、抗氧剂619或抗氧剂DSTP。抗氧剂的作用是提高复合材料的抗热分解能力，以阻止复合材料的老化。