[发明专利]一种邻苯二甲腈基复合材料及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种邻苯二甲腈基复合材料的制备方法，其特征在于，所述邻苯二甲腈基复合材料包括由防热层和该防热层包覆的结构层构成的一体成型的结构，或者包括由防热层和结构层堆叠而成的一体成型的“三明治”结构，所述“三明治”结构的边缘用邻苯二甲腈预混料填充；所述邻苯二甲腈基复合材料中仅含有一种邻苯二甲腈树脂；

所述制备方法包括如下步骤：

（1）按照待制备产品的外形进行铺层，铺层时使防热层包覆结构层，或者铺层过程中采用“三明治”结构，防热层作为上层和底层，结构层作为中间层；防热层选自邻苯二甲腈树脂预混料和/或邻苯二甲腈树脂预浸料，结构层为邻苯二甲腈树脂预浸料；铺层完成后得到预制体；

所述邻苯二甲腈树脂由包含邻苯二甲腈基团的小分子单体与固化剂间氨基苯乙炔共混获得，所述包含邻苯二甲腈基团的小分子单体具有如式（2）所示的结构：

式（2）

所述由防热层和该防热层包覆的结构层构成的一体成型的结构，所述防热层与结构层的重量比为2:（2-5）；

所述一体成型的“三明治”结构中，所述上层、中间层和底层的重量比为1:（2-5）:1；

（2）将步骤（1）铺层好的预制体置入模具模腔内，先不施压加热处理，而后进行热压固化处理，得到所述邻苯二甲腈基复合材料；

所述不施压加热处理的温度为150-170℃；所述不施压加热处理的时间为1-3h；

所述热压固化处理的固化制度为：先于170-180℃热压固化1-2h；再于200-210℃热压固化1.5-2.5h；再于250-260℃热压固化3.5-4.5h；再于280-290℃热压固化1.5-2.5h；最后于310-320℃热压固化1.5-2.5h；所述热压固化处理的压力为4-8MPa；

所述邻苯二甲腈基复合材料具有结构-烧蚀一体化结构。

2.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述邻苯二甲腈基复合材料的形状为板状或机翼状。

3.根据权利要求1所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述邻苯二甲腈树脂预浸料包含如下重量份的原料组分：邻苯二甲腈树脂100份，低沸点溶剂100-200份，纤维布108-150份；

和/或，所述邻苯二甲腈树脂预混料包含如下重量份的原料组分：邻苯二甲腈树脂100份，低沸点溶剂100-200份，短切纤维110-160份。

4.根据权利要求3所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述邻苯二甲腈树脂与低沸点溶剂形成的胶液的粘度＜1Pa.s；

和/或，所述低沸点溶剂选自乙醇、丙酮、乙酸乙酯和二甲基甲酰胺中的至少一种；

和/或，所述纤维布选自无纬布、二维织物和三维织物中的至少一种；其中，所述无纬布为碳纤维、玻璃纤维、高硅氧纤维或芳纶纤维材质的无纬布；

和/或，所述短切纤维为玻璃短切纤维和高硅氧短切纤维中的至少一种。

5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述复合材料的线烧蚀率低于0.1mm/s；

所述复合材料的质量烧蚀率低于3g/s；

所述复合材料的拉伸强度为530-630MPa；

所述复合材料的拉伸模量为53-60GPa；

所述复合材料的弯曲强度为500-850MPa；

所述复合材料的弯曲模量为45-70GPa；

所述复合材料的层间剪切强度为23-32MPa；

所述复合材料的压缩强度为300-420MPa。

6.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述邻苯二甲腈树脂预浸料的制备过程包括：采用低沸点溶剂对邻苯二甲腈树脂进行稀释，而后将其涂刷在纤维布上，之后静置使低沸点溶剂挥发，得到邻苯二甲腈树脂预浸料；

和/或，步骤（1）中，所述邻苯二甲腈树脂预混料的制备过程包括：采用低沸点溶剂对邻苯二甲腈树脂进行稀释，之后和短切纤维共混，混至均匀；平摊静置使混合物中的低沸点溶剂挥发，得到邻苯二甲腈树脂预混料。