[发明专利]一种轻质低损耗纤维增强芳腈基树脂基复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种轻质低损耗纤维增强芳腈基树脂基复合材料，包括以下组分：芳腈基树脂A、芳腈基树脂B和溶剂，所述芳腈基树脂A、所述芳腈基树脂B的质量和与所述溶剂质量的比例为(0.5‑0.6)：(0.4‑0.5)。本发明通过对树脂基体与增强纤维的复合工艺及增强复合材料的热压成型工艺条件的改进，解决了现有纤维增强树脂基复合材料制备过程中的问题，本发明提供的工艺方法过程简单，效率高，且能耗低、绿色环保，具有普适性，易于推广。

技术领域

本发明涉及树脂基复合材料技术领域，更具体的说是涉及一种轻质低损耗纤维增强芳腈基树脂基复合材料及其制备方法。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料因其质轻、高强高模及可设计性强等优势在轨道交通、武器装备、机械舰船等应用领域备受青睐。目前，随着国防科技和武器装备领域对高新科技材料的严苛要求，针对特定用途个性化的定制材料成为当前材料设计制备领域的发展方向之一。

轻质低损耗树脂基复合材料主要是为满足透波防护用结构功能材料而设计的一类高性能材料体系，作为防护结构材料，纤维增强树脂基复合材料必须具有高的力学强度和模量，这就要求所选用的纤维和树脂基体为高强高模材料，同时要求成型的复合材料体系内部结构规整；作为透波功能材料，要求材料体系具有低的介电常数和损耗，并且复合材料体系在成型过程中不引入强极性界面或缺陷(易导致材料损耗不可控)。

现有的纤维增强树脂基复合材料的制备过程包括选择低介电常数的树脂基体，高强度低介电常数纤维增强体，通过预浸渍制备半固化片，最后通过热压/模压成型技术获得纤维增强的树脂基复合材料。具体实施过程中根据现有采用树脂基体和纤维的特性，存在以下几点需要改进的地方：

1)现采用的树脂体系普遍溶解性较差，配制预浸料时需要使用大量强极性溶剂溶解树脂基体，而在烘制半固化片过程中又需将溶剂去除，以保证半固化片的收储性，这一方面会造成溶剂的大量浪费，同时去除溶剂过程也会给环境带来较大压力并产生一定的安全隐患；

2)现采用的树脂体系因为溶解效果不佳，配制的胶液对增强纤维的浸润性欠佳，通常需要在树脂体系中添加改性剂(常用的为环氧树脂改性体系)，这一方面增加树脂胶液配制的难度，另一方面环氧树脂体系通常表现出有待提高的耐热性，会在一定程度上降低现有树脂体系的热稳定性；

3)现有的工艺中对采用的石英纤维、玻璃纤维和PPO纤维都进行了表面改性处理，包括表面刻蚀和表面接枝，这是因为树脂基体与纤维表面的界面结合作用较弱的原因，对纤维进行表面处理一方面使得复合材料制备工艺繁琐，另一方面可能会对增强纤维的机械强度造成一定的损坏，从而导致复合材料力学强度在一定程度上的降低。

此外，目前国内提供的双马来酰亚胺-三嗪树脂及PPO纤维质量参差不齐，成型样品的性能稳定性还有待提高。

因此，在现有材料的基础上，如何提供一种轻质低损耗的纤维增强树脂基复合材料是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种树脂基体与增强纤维的复合工艺及增强复合材料的热压成型工艺条件，能够解决现有纤维增强树脂基复合材料制备过程中的问题，能够提高复合材料的生产效率，保证生产过程环保低能耗，同时为电子应用及结构防护领域提供一种新型的高性能复合材料。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种轻质低损耗纤维增强芳腈基树脂基复合材料，包括以下组分：芳腈基树脂A、芳腈基树脂B和溶剂，所述芳腈基树脂A、所述芳腈基树脂B的质量和与所述溶剂质量的比例为(0.5-0.6)：(0.4-0.5)；

其中，所述芳腈基树脂A选自以下结构中的一种或者两种的组合：

以上结构式分别为Pre-BAPh01，Pre-BAPh02，BA-ph和PP-ph；