[发明专利]一种碳纤维增强热固性树脂基复合材料的制备方法及其产品

权利要求书

1.一种碳纤维增强热固性树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将取代或非取代的羟基苯甲醛、缚酸剂溶于有机溶剂A中，得到溶液A；所述取代或非取代的羟基苯甲醛的结构式如下所示：

其中，R₁，R₂，R₃分别为氢原子、羟基、羟甲基、羟乙基、羟丙基、甲基、乙基、甲氧基、乙氧基中的任意一种，同时R₁，R₂，R₃中至少有一个含有羟基；

(2)在步骤(1)所得溶液A中加入六卤代环三磷腈，反应后过滤，得到滤液；所述六卤代环三磷腈的结构式如下所示：

其中X为氟原子、氯原子、溴原子中的任意一种；

(3)除去步骤(2)所得滤液的溶剂，重结晶后，得到六醛基取代的磷腈单体；

(4)取步骤(3)所得的六醛基取代的磷腈单体和多伯胺基单体，溶于有机溶剂B中，得到聚亚胺树脂溶液；

(5)将步骤(4)所得的聚亚胺树脂溶液倒入铺有碳纤维的模具中，并除去溶剂后，得到碳纤维预浸料；

(6)将步骤(5)所得碳纤维预浸料层叠热压固化成型，得到所述碳纤维增强热固性树脂基复合材料；

步骤(6)中，所述层叠热压固化成型的条件为，2～24层，首先于温度100～180℃，压强2～8MPa下，固化3～15min，然后于温度100～180℃下，后固化0.5～4h。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述缚酸剂为无水碳酸钾、无水碳酸钠、无水碳酸铯、无水三乙胺、无水N,N-二异丙基乙胺中的任意一种；所述有机溶剂A为无水四氢呋喃、无水乙腈、无水二氧六环、无水N,N-二甲基甲酰胺、无水N,N-二甲基乙酰胺中的任意一种或者任意比例混合溶剂。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述反应温度为60～150℃，反应时间为24～72h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述取代或非取代的羟基苯甲醛中羟基与六卤代环三磷腈的摩尔比为(7～10):1；所述缚酸剂与取代或非取代的羟基苯甲醛中羟基的摩尔比为(1～2):1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，采用旋蒸法除去溶剂，采用甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的任意一种或者任意比例混合溶剂进行重结晶。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述有机溶剂B为二氯甲烷、氯仿、二氯乙烷、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇中的任意一种或者多种互溶的混合溶剂。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述多伯胺基单体为1,4-丁二胺，1,5-戊二胺，1,6-己二胺，1,10-癸二胺，1,12-十二烷基二胺，1,18-十八烷基二胺，二乙烯三胺，三乙烯四胺，聚醚胺D230，聚醚胺D400，聚醚胺D2000，聚醚胺T403，聚醚胺T5000，4,4’-二氨基二苯甲烷，二氨基二苯砜，4,4’-二氨基二环己基甲烷，间苯二胺，4,4’-二氨基二苯醚，1,4-环己二胺，1,3-环戊二胺，对苯二胺，3,3'-[氧化双(2,1-亚乙基氧基)]双丙胺，2,2'-双[4-(4-氨基苯氧基苯基)]丙烷中的任意一种或者多种；所述六醛基取代的磷腈单体中的醛基与多伯胺基单体中的胺基的摩尔比为1:(0.9～1.2)。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，所述碳纤维的用量为复合材料总质量的50～70wt.％；所述除去溶剂的具体方法为在20～80℃条件下，将溶剂挥干。

9.一种根据权利要求1～8任一项所述的制备方法制备得到的碳纤维增强热固性树脂基复合材料。