一種可層間增韌雙馬樹(shù)脂基復(fù)合材料的含磷聚芳醚酮及其增韌膜的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種可層間增韌雙馬樹(shù)脂基復(fù)合材料的含磷聚芳醚酮及其增韌膜。本發(fā)明針對(duì)RTM成型工藝用雙馬樹(shù)脂體系制備復(fù)合材料層合板的特定工藝要求，設(shè)計(jì)了一種與雙馬樹(shù)脂RTM成型工藝相匹配的層間增韌用含磷聚芳醚酮薄膜。其特征是在雙馬樹(shù)脂注射階段薄膜基本不溶于樹(shù)脂體系，保持完整的膜結(jié)構(gòu)，可以有效避免注射過(guò)程中薄膜溶解使樹(shù)脂體系粘度突增，造成樹(shù)脂流動(dòng)困難等問(wèn)題，但在完成樹(shù)脂注射后的升溫、固化工藝階段，增韌膜與樹(shù)脂基體發(fā)生溶解、分相產(chǎn)生增韌效果，形成層間增韌結(jié)構(gòu)提高復(fù)合材料的損傷容限，使復(fù)合材料的層間韌性得以大幅提升。同時(shí)，含磷聚芳醚酮具有優(yōu)異的耐熱性能，不會(huì)影響復(fù)合材料的耐熱性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種可層間增韌雙馬樹(shù)脂基復(fù)合材料的含磷聚芳醚酮及其增韌膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及ー種可層間增韌雙馬樹(shù)脂基復(fù)合材料的含磷聚芳醚酮及其增韌膜。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空航天制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)材料性能及結(jié)構(gòu)重量比的要求也越來(lái)越高。纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料因其具有的比強(qiáng)度和比剛度高，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，耐疲勞、耐腐蝕、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好以及便于大面積整體成型等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于國(guó)際航空領(lǐng)域。將其成功用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)上可相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)減重25%~30%。
[0003]以樹(shù)脂傳遞模塑(RTM)技術(shù)為代表的液態(tài)成型技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料低成本制造領(lǐng)域研究與發(fā)展的主流。其對(duì)模成型的技術(shù)特點(diǎn)，使得制件的尺寸精度和表面質(zhì)量得到了良好的保證，能夠得到內(nèi)部質(zhì)量?jī)?yōu)異的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，且非常適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料制件的整體化成型。RTM技術(shù)的關(guān)鍵是需要低黏度的專(zhuān)用樹(shù)脂，為了滿(mǎn)足這ー特性，樹(shù)脂的分子量一般較小。對(duì)于雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂而言，其固化后高硬度、高強(qiáng)度、良好的耐熱性和耐溶劑性能使得雙馬樹(shù)脂經(jīng)常作為復(fù)合材料的基體樹(shù)脂，尤其適用于軍用飛機(jī)的制造。由于RTM成型用雙馬樹(shù)脂在固化之前的初始分子量較低，樹(shù)脂固化后較脆，同時(shí)高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得雙馬樹(shù)脂的抗沖擊性和抗裂紋性能較差，因此制備的復(fù)合材料的層間韌性尤其是抗沖擊損傷能力較差，所以對(duì)雙馬樹(shù)脂的增韌研究成為近來(lái)復(fù)合材料研究領(lǐng)域關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0004]傳統(tǒng)的原位增韌技術(shù)會(huì)大大增加樹(shù)脂基體的粘度，而“離位”增韌技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展的ー種全新的復(fù)合材料增韌技術(shù)，其核心是將樹(shù)脂基體的主組分與增韌組分分離，將增韌效果定域在對(duì)復(fù)合材料韌性貢獻(xiàn)最大的層間位置，從而最大限度地獲得增韌效果。先期的研究結(jié)果表明，“離位”增韌技術(shù)可以有效地提升RTM復(fù)合材料的層間性能，井能保持基體樹(shù)脂優(yōu)異的熱力學(xué)性能。
[0005]聚芳醚酮類(lèi)化合物由于在分子結(jié)構(gòu)中含有比例較高的苯環(huán)，因此具有優(yōu)異的耐熱性能、力學(xué)性能和阻燃性能。分子結(jié)構(gòu)中柔性的醚鍵，有利于以熱塑性方法加工成型，這些優(yōu)異的性能使得聚芳醚酮應(yīng)用廣泛。但傳統(tǒng)聚芳醚酮的溶解性較差，影響其溶液加工性能，為了改善聚芳醚酮的溶解性，合成了一種含酚酞基聚芳醚酮——(PEK-C)，由于在高分子鏈中引入了大體積的側(cè)基，破壞了高分子鏈段的規(guī)整性和結(jié)晶性，使其具有非常好的溶解性。有文獻(xiàn)報(bào)道，PEK-C作為復(fù)合材料的層間增韌薄層可以大幅提高以雙馬樹(shù)脂為基體樹(shù)脂的復(fù)合材料的層間韌性。
[0006]但PEK-C良好的優(yōu)異溶解性使其在雙馬樹(shù)脂的注射溫度下過(guò)早溶解，造成樹(shù)脂體系粘度在注射一段時(shí)間后突增，増大了樹(shù)脂注射難度，對(duì)復(fù)合材料的制造エ藝及產(chǎn)品控制造成較大影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是提供一種含磷聚芳醚酮材料，該材料可用于制備RTM成型雙馬樹(shù)脂復(fù)合材料用層間增韌膜。[0008]本發(fā)明在PEK-C的基礎(chǔ)上，在高分子主鏈結(jié)構(gòu)中引入磷元素，目的是在保持聚芳醚酮良好的增韌效果的同時(shí)，提高聚合物的耐熱性，通過(guò)調(diào)整聚合物分子量和含磷比例來(lái)控制薄膜在樹(shù)脂注射溫度下的溶解性，達(dá)到增韌層在注射溫度下不溶，維持樹(shù)脂體系低粘度和工藝穩(wěn)定性的目的。含磷結(jié)構(gòu)的引入同時(shí)可以提高復(fù)合材料的阻燃性能，進(jìn)一步增強(qiáng)復(fù)合材料的性能。[0009]含磷聚芳醚酮的結(jié)構(gòu)式:[0010]
【權(quán)利要求】
1.一種含磷聚芳醚酮，其結(jié)構(gòu)式如下所示:
2.如權(quán)利要求1所述的一種含磷聚芳醚酮，其特征在于:含磷聚芳醚酮的數(shù)均分子量為 30000 ~150000。
3.如權(quán)利要求1所述的一種含磷聚芳醚酮，其特征在于:含磷聚芳醚酮的含磷比Mp為 O < Mp ≤ 5.23%。
4.一種增韌膜，其特征在于:由權(quán)利要求1~3所述的任一種含磷聚芳醚酮制備得到。
5.如權(quán)利要求4所述的一種增韌膜，其特征在于:薄膜厚度為10~25μ m，面密度為 10 ~30g/m2。
6.權(quán)利要求4所述的一種增韌膜在雙馬樹(shù)脂復(fù)合板中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】C08L71/10GK103554478SQ201310478187
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月13日
【發(fā)明者】黨國(guó)棟, 張興迪, 劉剛, 王大明, 趙曉剛, 陳春海 申請(qǐng)人:吉林大學(xué), 中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司