[发明专利]热固性树脂基PBO纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种热固性树脂基PBO纤维复合材料，其包含：(a)表面涂覆有上浆剂的PBO纤维织物，所述PBO纤维织物是多层机织双向布、单向布、无纺布或三维编织织物；和(b)经固化的热固性树脂；其中所述经固化的热固性树脂(b)由浸渍于所述PBO纤维织物(a)中的浸渍用热固性树脂体系固化而形成；并且基于所述经浸渍的PBO纤维织物(a)的总体积，所述经浸渍用热固性树脂体系占10～80体积％。其中所述PBO纤维织物(a)表面涂覆的上浆剂结构通式为：本方法具有操作简单、条件温和、易于加工、成本低廉等优点，所得复合材料性能良好、稳定均一。上浆剂可在PBO与基体树脂之间形成一层结合性极强的界面层，能够大幅度提高与热固性树脂界面间的剪切强度，是一种非常具有潜力的方法。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种PBO纤维增强环氧树脂基复合材料的制备。

背景技术

PBO(聚对苯撑苯并二噁唑)纤维复合材料应用前景广阔，并且具有高拉伸强度、高拉伸模量、低密度、和减震、耐磨、耐冲击、抗疲劳、尺寸稳定等优异性能。同时还具有良好的耐化学腐蚀、耐热、低膨胀、低导热、等突出的热性能以及优良的介电性能，在航空航天方面应用广泛。

在复合材料中，纤维与树脂间的界面对复合材料的影响极为重要，尤其是力学性能起着极为关键的作用。PBO分子链骨架是由苯环和苯并二噁吨环耦合而成，并且两者以180°键角连接形成共平面，这使得分子链之间空间位阻作用小，分子链可以紧密堆砌，同时分子结构单元中噁唑环受苯环的影响，形成高度共轭体系，即刚性棒状分子，使噁唑环的稳定性得到极大地提高。因此PBO纤维表面缺乏活性基团，导致PBO纤维与环氧树脂界面结合强度低，层间剪切强度差，限制了PBO纤维增强环氧树脂基复合材料的应用。

PBO纤维复合材料力学性能的好坏，取决于PBO纤维能否很好的传递应力，是否有良好的界面。对于结构复合材料，当受到应力发生破环时，在纤维被拔出的前提下PBO纤维与环氧树脂间的界面结合力应尽可能做到最大。

因此为实现制备高性能PBO纤维复合材料，亟待发展一种具备优异界面性能的复合材料制备体系。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种热固性树脂基PBO纤维复合材料。该复合材料具备优异的层剪性能。

本发明的目的之二在于提供该复合材料的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种热固性树脂基PBO纤维复合材料，其特征在于该复合材料是由热固性树脂和涂覆有上浆剂的PBO纤维，其结构为连续长纤单向增强结构或层合板结构，所述的复合材料中涂覆有上浆剂的PBO纤维的体积含量为10～80％；所述的上浆剂结构通式为：

其中：m，n为正整数，且1≤m≤5000，1≤n≤5000，m：n＝1∶99～99∶1；

R₁为：-NH₂、-COOH、-OH、-SH、中的任意一种；

R₂，R₃，R₄相互独立地为-H、-CH₃、-NH₂、-OH、-COOH、-SH中的任意一种；

R₅为：-H、-CH₃；

L₁为-NH-、-O-中的任意一种；

L₂为中的任意一种；a和b为正整数，且0≤a≤12，0≤b≤3。

上述的复合材料中涂覆有上浆剂的芳纶纤维的体积含量为10～80％。

上述的m∶n＝1∶99～99∶1。