CN106317870A - 一种耐高温共混纤维织物层压结构板及其制备方法与应用 - Google Patents

一种耐高温共混纤维织物层压结构板及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：增强纤维34.0‑59.0wt％，基体纤维40.0‑65.0wt％，热稳定剂0.3‑0.5wt％，高温抗氧剂0.2‑0.5wt％，高温脱模剂0.5‑1.0wt％；本发明还公开了一种耐高温共混纤维织物层压结构板的制备方法，采用纤维预混合、混编制备共混纤维织物，然后分段升温升压模压成型，制得的耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340‑370℃环境下长期使用。

Description

一种耐高温共混纤维织物层压结构板及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种耐高温共混纤维织物层压结构板及其制备方法与应用。
背景技术
近年来，随着航空航天和国防军工科技的高速发展，高性能聚合物基复合材料的研究逐渐向耐高、低温、高强度、高模量、低密度和功能化等方向发展。在追求传统复合材料高强、低质性能特点的同时，针对不同的应用环境，往往还需要材料具有良好的耐高低温、耐辐射、低介电常数和介电损耗等附属性能。
为了满足航空、航天、空间技术等领域高温条件的要求，耐高温复合材料结构板的制备与性能亟待研究。聚酰亚胺因其优异的耐高温性能和良好的力学性能在航空航天等领域得到广泛的应用。
CN105295373A采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性，提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。CN103319890A将聚酰亚胺纤维纺织成纤维织物并对其进行表面改性处理，以提高其表面自由能；使用表面改性过的聚酰亚胺纤维织物与实验室自制聚酰亚胺树脂溶液经热烘除溶剂及环化过程制备预浸料，采用模压法将预浸料制成聚酰亚胺纤维织物增强聚酰亚胺树脂基复合材料。CN104139530A采用热塑性聚酰亚胺薄膜和多层连续碳纤维编织物按照一定的重量比相间依次铺层；将铺层好的多层碳纤维编织物及热塑型聚酰亚胺薄膜装入模具模压成型。
上述CN105295373A和CN103319890A采用聚酰亚胺溶液浸渍模压，存在溶剂污染和操作复杂等缺陷；CN104139530A采用多层纤维编织物与聚酰亚胺薄膜模压成型，存在纤维织物与聚酰亚胺薄膜分布不均，相容性不佳等问题。
发明内容
为解决现有技术中存在的纤维分散不均匀、浸渍效果不好等上述缺陷，本发明的目的在于提供一种耐高温、耐疲劳、耐冲击特性好的耐高温共混纤维织物层压结构板。
本发明的另一目的在于提供一种耐高温共混纤维织物层压结构板制备方法。
本发明的另一目的在于提供一种耐高温共混纤维织物层压结构板的应用。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：
所述的增强纤维选自玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种。
所述的基体纤维为聚酰亚胺纤维。
所述的热稳定剂选自三碱式硫酸铅、受阻酚、卤化铜中的一种。
所述的高温抗氧剂选自亚磷酸脂复配型抗氧化剂、内酯型抗氧化剂中的一种。
所述的高温脱模剂选自高温硅油、高温矿物油中的一种。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，包括以下步骤：
(1)按照如下组分和质量百分含量称取原料：增强纤维34.0-59.0wt％，基体纤维40.0-65.0wt％，热稳定剂0.3-0.5wt％，高温抗氧剂0.2-0.5wt％，高温脱模剂0.5-1.0wt％。
(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷。
(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到300℃，施加压力5MPa，保温保压0.5h；然后升温至340℃，施加压力10Mpa，保温保压0.5h；再升温至360℃，施加压力15Mpa，保温保压0.5h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
本发明的耐高温共混纤维织物层压结构板采用增强纤维和基体纤维预先充分共混形成织物、然后模压成型的工艺，具有良好的均匀分散和充分浸渍效果，制得的结构板耐高温、耐疲劳、耐冲击特性好等性能优异，可应用于航空、航天、空间技术等领域严苛的耐高温要求；且成型工艺简单易于控制。
附图说明
图1为本发明工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：增强纤维59.0wt％，基体纤维40.0wt％，热稳定剂0.3wt％，高温抗氧剂0.2wt％，高温脱模剂0.5wt％
所述的增强纤维为芳纶纤维。
所述的基体纤维为聚酰亚胺纤维。
所述的热稳定剂为受阻酚。
所述的高温抗氧剂为内酯型抗氧化剂。
所述的高温脱模剂为高温硅油。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，包括以下步骤：
(1)按照上述组分和质量百分含量称取原料；(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷；(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到320℃，施加压力10MPa，保温保压1h；然后升温至360℃，施加压力15Mpa，保温保压1h；再升温至380℃，施加压力20Mpa，保温保压1h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
实施例2
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：增强纤维34.0wt％，基体纤维65.0wt％，热稳定剂0.3wt％，高温抗氧剂0.2wt％，高温脱模剂0.5wt％。
所述的增强纤维为玻璃纤维。
所述的基体纤维为聚酰亚胺纤维。
所述的热稳定剂为三碱式硫酸铅。
所述的高温抗氧剂为亚磷酸脂复配型抗氧化剂。
所述的高温脱模剂为高温硅油。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，包括以下步骤：
(1)按照上述组分和质量百分含量称取原料；(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷；(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到310℃，施加压力8MPa，保温保压0.8h；然后升温至350℃，施加压力12Mpa，保温保压0.8h；再升温至370℃，施加压力18Mpa，保温保压0.8h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
实施例3
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：增强纤维38.0wt％，基体纤维60.0wt％，热稳定剂0.5wt％，高温抗氧剂0.5wt％，高温脱模剂1.0wt％
所述的增强纤维为玄武岩纤维。
所述的基体纤维为聚酰亚胺纤维。
所述的热稳定剂为卤化铜。
所述的高温抗氧剂为亚磷酸脂复配型抗氧化剂。
所述的高温脱模剂为高温矿物油。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，包括以下步骤：
(1)按照上述组分和质量百分含量称取原料；(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷；(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到315℃，施加压力10MPa，保温保压0.5h；然后升温至355℃，施加压力15Mpa，保温保压0.5h；再升温至375℃，施加压力20Mpa，保温保压1h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
实施例4
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：增强纤维38.5％，基体纤维60.0wt％，热稳定剂0.4wt％，高温抗氧剂0.3wt％，高温脱模剂0.8wt％
所述的增强纤维为碳纤维。
所述的基体纤维为聚酰亚胺纤维。
所述的热稳定剂为三碱式硫酸铅。
所述的高温抗氧剂为内酯型抗氧化剂。
所述的高温脱模剂为高温硅油。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，包括以下步骤：
(1)按照上述组分和质量百分含量称取原料；(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷；(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到300℃，施加压力10MPa，保温保压1h；然后升温至360℃，施加压力15Mpa，保温保压1h；再升温至380℃，施加压力20Mpa，保温保压1h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
实施例5
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：增强纤维40.0wt％，基体纤维58.5wt％，热稳定剂0.5wt％，高温抗氧剂0.5wt％，高温脱模剂0.5wt％
所述的增强纤维为碳纤维。
所述的基体纤维为聚酰亚胺纤维。
所述的热稳定剂为受阻酚。
所述的高温抗氧剂为亚磷酸脂复配型抗氧化剂。
所述的高温脱模剂为高温硅油。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板，包括以下步骤：
(1)按照上述组分和质量百分含量称取原料；(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷；(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到320℃，施加压力5MPa，保温保压0.5h；然后升温至360℃，施加压力10Mpa，保温保压0.5h；再升温至380℃，施加压力15Mpa，保温保压0.5h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
一种耐高温共混纤维织物层压结构板用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种耐高温共混纤维织物层压结构板，由包含如下组分和质量百分含量组成：
2.一种如权利要求1所述的耐高温共混纤维织物层压结构板，其特征在于，所述增强纤维选自玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、碳纤维中的一种。
3.一种如权利要求1所述的耐高温共混纤维织物层压结构板，其特征在于，所述基体纤维为聚酰亚胺纤维。
4.一种如权利要求1-3任意一项所述的耐高温共混纤维织物层压结构板，其特征在于，所述热稳定剂选自三碱式硫酸铅、受阻酚、卤化铜中的一种。
5.一种如权利要求1所述的耐高温共混纤维织物层压结构板，其特征在于，所述高温抗氧剂选自亚磷酸脂复配型抗氧化剂、内酯型抗氧化剂中的一种。
6.一种如权利要求1所述的耐高温共混纤维织物层压结构板，其特征在于，所述高温脱模剂选自高温硅油、高温矿物油中的一种。
7.一种如权利要求1所述的耐高温共混纤维织物层压结构板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照如下组分和质量百分含量称取原料：增强纤维34-59wt％，基体纤维40-65wt％，热稳定剂0.3-0.5wt％，高温抗氧剂0.2-0.5wt％，高温脱模剂0.5-1.0wt％。
(2)将上述称量好的原料在预混机中混合均匀，然后在混编机中混编成共混纤维织物，缠绕成卷。
(3)将上述共混纤维织物按照所需长度和宽度切割后放置在模压板上，通过模压成型工艺升温到300-320℃，施加压力5-10MPa，保温保压0.5-1h；然后升温至340-360℃，施加压力10-15Mpa，保温保压0.5-1h；再升温至360-380℃，施加压力15-20Mpa，保温保压0.5-1h；降温至150℃，脱模即得耐高温共混纤维织物层压结构板。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的耐高温共混纤维织物层压结构板的应用，其特征在于，用于制备航空、航天、空间技术等领域的耐高温零部件，可在340-370℃环境下长期使用。
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