CN111286986A - 一种pbo/高模cf复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种PBO/高模CF复合材料，包括有复合材料骨材及包裹复合材料骨材的复合树脂网状体。该复合材料在强日晒环境下保持着优异的高强性能。其制备方法如下：步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2；步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化反应完成后，即得。

Description

一种PBO/高模CF复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及纺织技术领域，具体涉及一种PBO/高模CF复合材料，还涉及该PBO/高模CF复合材料的制备方法。
背景技术
PBO纤维的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性均很优异，并且质轻而柔软，是极其理想的纺织原料。在应用的过程中，发现PBO纤维的抗紫外性能比较弱，需要一种高强纤维与之复合用于提高其抗紫外性能，使其在强日晒环境下保持优异的高强性能。因此，改善PBO纤维的表面性能、提高它与树脂基体间的界面粘结性能是PBO纤维得以在高性能复合材料领域中广泛应用的关键。
发明内容
本发明的目的是提供一种PBO/高模CF复合材料，该复合材料在强日晒环境下保持着优异的拉伸强力。
本发明的另一个目的是提供一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，能提高PBO纤维的耐紫外辐照性能，在强日晒环境下保持优异的高强性能，使PBO纤维的应用性能大幅提高。
本发明所采用的技术方案是，一种PBO/高模CF复合材料，包括有复合材料骨材及包裹复合材料骨材的复合树脂网状体。
本发明的特点还在于，
复合纤维层由PBO纤维与高模CF纤维交织构成，其中，PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；复合树脂网状体的原料及质量配比具体如下：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2。
本发明所采用的第二种技术方案是，一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化反应完成后，从模具中取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干。
本发明的特点还在于，
步骤2中，固化反应温度控制在80℃～100℃。
步骤2中，固化反应时间控制在60min～120min。
本发明的有益效果是，使用本发明方法制备的PBO/高模CF复合材料能提高PBO纤维的耐紫外辐照性能，在强日晒环境下保持优异的高强性能，使PBO纤维的应用性能大幅提高。获得上述效果的主要因素是本发明采用的PBO纤维与高模CF纤维进行交织后提高了纤维的界面性能，与树脂发生了很好的界面粘附，同时采用的树脂之间具有混溶性好能够发生共价结合，从而起到增韧的效果，形成了具有“骨架结构”的粘合能力强的新型结构胶。经检验，发明的PBO/高模CF复合材料强度有所增强，满足日晒条件下使用要求，即，拉伸强度提高。
附图说明
图1是本发明的复合材料中PBO纤维与高模CF纤维交织剖析的示意图；
图2是本发明方法制备得到的复合材料的交织样品图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明提供一种PBO/高模CF复合材料，包括有复合材料骨材及包裹复合材料骨材的复合树脂网状体。
其中，复合纤维层由PBO纤维与高模CF纤维交织构成，其中，PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；复合树脂网状体的原料及质量配比具体如下：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2。
本发明还提供上述一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干。
步骤2中，固化反应温度控制在80℃～100℃，固化反应时间控制在60min～120min。
对采用上述方法制备的PBO/高模CF复合材料进行性能测试，结果PBO/高模CF复合材料的拉伸强度满足日晒条件下使用要求。
PBO纤维由于大分子结构紧密取向度高，纤维横截面为圆形，界面强力小，与复合树脂粘合强度低，不能满足复合材料界面性能，当PBO纤维与高模CF纤维交织后界面形成凸凹不平的表面形貌，如图1～2。增强了纤维与树脂界面粘合强度，保证了在强日晒强度下，PBO/高模CF复合材料抗紫外性能的提高、纤维强力损伤保持低水平，纤维与复合树脂间剥离强度高，满足了PBO纤维的应用性能。
图1～2可以看出，PBO纤维与高模CF纤维交织后界面形成凸凹不平的表面形貌，界面粘附能力增强，与复合树脂的粘合有所提高，表1显示在复合树脂作用下强力的变化情况。
表1 PBO纤维交织前后拉伸强度变化
Figure BDA0002434174710000041
表1可以看出，PBO纤维交织后，拉伸强度及紫外照射后的拉伸强度均大幅增加，说明PBO纤维与高模CF纤维交织后界面形成的凸凹不平的表面形貌能够增加PBO纤维的界面粘附能力。
以下为实施例1-5所用到的药品明细
表2药品明细
Figure BDA0002434174710000051
实施例1
一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化温度控制在80℃、时间控制在60min，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干即得PBO/高模CF复合材料样品。将制取的样品进行拉伸强力测试，测试效果见表3。
表3 PBO/高模CF复合材料拉伸性能
Figure BDA0002434174710000052
实施例2
一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为4:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为1:1；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化温度控制在90℃、时间控制在90min，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干即得。
对制备的PBO/高模CF复合材料进行性能测试，主要测试制备的PBO/高模CF复合材料的拉伸强力及紫外辐照后的拉伸强力。测试结果见表4。
表4 PBO/高模CF复合材料拉伸性能
Figure BDA0002434174710000061
实施例3
一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为5:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为1:2；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化温度控制在100℃、时间控制在120min，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干即得。
对制备的PBO/高模CF复合材料进行性能测试，主要测试制备为PBO/高模CF复合材料的拉伸强力及紫外辐照后的拉伸强力。测试结果见表5。
表5 PBO/高模CF复合材料拉伸性能
Figure BDA0002434174710000071
实施例4
一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化温度控制在120℃、时间控制在120min，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干即得。
对制备的PBO/高模CF复合材料进行性能测试，主要测试制备为PBO/高模CF复合材料的拉伸强力及紫外辐照后的拉伸强力。测试结果见表6。
表6 PBO/高模CF复合材料拉伸性能
Figure BDA0002434174710000081
实施例5
一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为4:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为1:1；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化温度控制在120℃、时间控制在120min，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干即得。
对制备的PBO/高模CF复合材料进行性能测试，PBO/高模CF复合材料的拉伸强力及紫外辐照后的拉伸强力见表7。
表7 PBO/高模CF复合材料拉伸性能
Figure BDA0002434174710000091
从案例1～案例5可以看出，本发明方法制备得到的PBO/高模CF复合材料在强日晒环境下保持着优异的拉伸强力，其中案例2制备PBO纤维与高模CF纤维复合材料工艺最佳，拉伸强度达到最大。此时PBO纤维与高模CF纤维复合材料的拉伸强度最大，紫外照射后，拉伸强度下降幅度不大，仅为3.66％。

Claims (5)

1.一种PBO/高模CF复合材料，其特征在于，包括有复合材料骨材及包裹复合材料骨材的复合树脂网状体。
2.根据权利要求1所述的一种PBO/高模CF复合材料，其特征在于，复合纤维层由PBO纤维与高模CF纤维交织构成，其中，PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；复合树脂网状体的原料及质量配比具体如下：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2。
3.一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，其特征在于，具体实施方式如下：
步骤1、按照如下配比称取复合纤维层用原料：PBO纤维与高模CF纤维质量比为3:1～5:1；按照如下配比称取复合树脂网状体用原料：环氧树脂与聚酰胺改性酚醛树脂的质量比为2:1～1:2或环氧树脂与丙烯酸丙烯腈共聚树脂的质量比为2:1～1:2；
步骤2、在模具内涂好脱模剂，将步骤1中称取的PBO纤维与高模CF纤维按照交织方式放置模具内，按质量比将复合树脂网状体用原料混合好后向模具内加注，待模具注满后，进行固化反应，固化反应完成后，取下制作完成的PBO/高模CF复合材料，水洗、烘干。
4.根据权利要求3所述的一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，固化反应温度控制在80℃～100℃。
5.根据权利要求4所述的一种PBO/高模CF复合材料的制备方法，其特征在于，步骤2中，固化反应时间控制在60min～120min。
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