CN102206418A - 缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法 - Google Patents

缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法 Download PDF

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黄玉东
胡春平
刘丽
周敬杰
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Abstract

缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，它属于复合材料制备领域。本发明要解决目前高温下纤维增强硅树脂基复合材料力学性能下降的技术问题。本发明方法如下：一、预处理：对纤维材料进行热处理；二、浸渍：将硅树脂均匀涂覆于经步骤一预处理的纤维材料上，在室温下自然晾干；三、缝合；四、固化：将经步骤三获得的坯体置于热压机上热压固化，待冷却至室温后既得纤维/硅树脂基复合材料。本发明方法采用缝合的方法提高纤维/硅树脂基复合材料的高温力学性能，本发明方法工艺简单，相对RTM及RFI成型工艺相比，本发明方法对设备要求低。

Description

缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法
技术领域
本发明属于复合材料制备领域；具体涉及缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法。
背景技术
硅树脂是具有高度交联结构的热固性聚硅氧烷体系。硅树脂具有很好的耐热性及耐候性，并兼具优良的电绝缘性、抗氧化、抗辐射、憎水性及阻燃性，还可通过改性获得其他性能。广泛应用于航空、航天、国防军工、建筑、电子、机械、文体医疗和生物工程等众多领域。在航天航空领域，主要用做天线罩材料。天线罩材料的重要性能要求为具有宽频电磁波透过性能和介电性能、优异的耐热性和力学性能。硅树脂的结构决定了其具有耐高温性和优良的介电性，但由于硅树脂分子间作用力小，有效交联密度低，所以硅树脂一般的机械强度较弱；所以高温下纤维增强硅树脂复合材料容易出现分层等现象，而导致力学性能下降。
发明内容
本发明要解决目前高温下纤维增强硅树脂基复合材料力学性能下降的技术问题；而提供了缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法。
本发明中缝合制备硅树脂基复合材料的方法是按下述步骤进行的：一、预处理：对纤维材料进行热处理(目的去除出厂时的浸润剂，以防其影响纤维与树脂的浸润性)，所述纤维材料为耐高温高透波性纤维或用耐高温高透波性纤维纺织的织物；二、浸渍：将硅树脂均匀涂覆于经步骤一预处理的纤维材料上，经步骤一预处理的纤维材料与硅树脂的质量比为1∶1～3，再在室温下自然晾干(以不粘手为宜)；三、缝合：将经步骤二浸渍处理的纤维材料根据模具形状进行剪裁后铺叠，然后缝合，缝合线为耐高温纤维，得到坯体；四、固化：将经步骤三获得的坯体置于热压机上热压固化，待冷却至室温后既得纤维/硅树脂基复合材料。
上述纤维材料可为D玻璃纤维(或织物)、高硅氧玻璃纤维(或织物)、石英纤维(或织物)等透波性良好的纤维(或织物)。
本发明方法采用缝合的方法提高纤维/硅树脂基复合材料的高温力学性能。采用高硅氧玻璃纤维布和缩合型的甲基苯基硅树脂利用本发明方法获得纤维/硅树脂基复合材料，其在500℃，10分钟时弯曲强度185MPa以上。本发明方法工艺简单。相对RTM及RFI成型工艺相比，本发明方法对设备要求低。
附图说明
图1是缝合示意图。
具体实施方式
本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
具体实施方式一：本实施方式中缝合制备硅树脂基复合材料的方法是按下述步骤进行的：一、预处理：对纤维材料进行热处理，所述纤维材料为耐高温高透波性纤维或用耐高温高透波性纤维纺织的织物；二、浸渍：将硅树脂均匀涂覆于经步骤一预处理的纤维材料上，经步骤一预处理的纤维材料与硅树脂的质量比为1∶1～3，再在室温下自然晾干(以不粘手为宜)；三、缝合：将经步骤二浸渍处理的纤维材料根据模具形状进行剪裁后铺叠，然后缝合，缝合线为耐高温纤维，得到坯体；四、固化：将经步骤三获得的坯体置于热压机上热压固化(根据不同种类硅树脂各自的固化制度进行)，待冷却至室温后既得纤维/硅树脂基复合材料。
本发明方法采用缝合的方法提高纤维/硅树脂基复合材料的高温力学性能。采用高硅氧玻璃纤维布和缩合型的甲基苯基硅树脂利用本发明方法获得纤维/硅树脂基复合材料，其在500℃，10分钟时弯曲强度185MPa以上。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述热处理温度为200～800℃，所述热处理时间为1～4小时。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述热处理温度为400～600℃，所述热处理时间为2～3小时。其它步骤和参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体方式一至三之一不同的是：步骤一所述纤维材料为D玻璃纤维、D玻璃纤维织物、高硅氧玻璃纤维高硅氧玻璃纤维织物、石英纤维或石英纤维织物。其它步骤和参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤三缝合线为PBO纤维、PBI纤维或芳纶纤维。其它步骤和参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤二所述硅树脂为缩合型硅树脂或加成型硅树脂，或者其改性产品。其它步骤和参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤三缝合线为PBO纤维、PBI纤维或芳纶纤维。其它步骤和参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤三所述缝合采用长方形格式进行走线，其中长方形格式走线缝合行距a为0.5～3厘米；缝合走线列距b为1～5厘米。其它步骤和参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式中缝合制备硅树脂基复合材料的方法是按下述步骤进行的：
一、预处理：对高硅氧玻璃纤维布进行热处理，所述热处理温度为200℃，热处理时间为1小时；
二、浸渍：将缩合型的甲基苯基硅树脂均匀涂覆于经步骤一预处理的高硅氧玻璃纤维布上，经步骤一预处理的高硅氧玻璃纤维布与缩合型的甲基苯基硅树脂的质量比为1∶2，再在室温下自然晾14小时(不粘手)；
三、缝合：将经步骤二浸渍处理的高硅氧玻璃纤维布根据模具形状进行剪裁，然后根据制品厚度2mm要求进行铺叠10层，然后手工缝合，所述的缝合走线格式采用长方形格式走线，其中长方形格式走线缝合行距a为0.5厘米，缝合走线列距b为1厘米(参见图1)，所用缝合线为PBO纤维，得到坯体；
四、固化：将经步骤三获得的坯体置于热压机上热压固化，先在80℃条件下预热1小时，升温至120℃预热1小时，然后在160℃下合模，在5～20MPa的条件下热压2小时，升温至200℃热压2小时，升温至250℃热压12～24小时，待冷却至室温后既得纤维/高硅氧玻璃纤维布基复合材料。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：步骤四中先在80℃条件下预热1小时，升温至120℃预热1小时，然后在160℃下合模，在10MPa的条件下热压2小时，升温至200℃热压2小时，升温至250℃热压16小时。其它步骤和参数与具体实施方式九相同。
采用铺设后进行热压固化的试验作对比，测试高温下弯曲强度，结果如表1。
表1硅氧纤维/硅树脂复合材料力学性能
Figure BDA0000050103620000031
由表1可知，本实施方式方法的弯曲强度提高。

Claims (7)

1.缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于缝合制备硅树脂基复合材料的方法是按下述步骤进行的：
一、预处理：对纤维材料进行热处理，所述纤维材料为耐高温高透波纤维或用耐高温高透波纤维纺织的织物；
二、浸渍：将硅树脂均匀涂覆于经步骤一预处理的纤维材料上，经步骤一预处理的纤维材料与硅树脂的质量比为1∶1～3，再在室温下自然晾干；
三、缝合：将经步骤二浸渍处理的纤维材料根据模具形状进行剪裁后铺叠，然后缝合，缝合线为耐高温纤维，得到坯体；
四、固化：将经步骤三获得的坯体置于热压机上热压固化，待冷却至室温后既得纤维/硅树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于所述热处理温度为200～800℃，所述热处理时间为1～4小时。
3.根据权利要求1所述的缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于所述热处理温度为400～600℃，所述热处理时间为2～3小时。
4.根据权利要求1所述的缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于步骤一所述纤维材料为步骤一所述纤维材料为D玻璃纤维、D玻璃纤维织物、高硅氧玻璃纤维、高硅氧玻璃纤维织物、石英纤维或石英纤维织物。
5.根据权利要求4所述的缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于步骤二所述硅树脂为缩合型硅树脂或加成型硅树脂，或者其改性产品。
6.根据权利要求1所述的缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于步骤三缝合线为PBO纤维、PBI纤维或芳纶纤维。
7.根据权利要求1所述的缝合制备纤维/硅树脂基复合材料的方法，其特征在于步骤三所述缝合采用长方形格式进行走线，其中长方形格式走线缝合行距a为0.5～3厘米；缝合走线列距b为1～5厘米。
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