本发明专利技术公开了一种连续纤维增强复合材料及其制备方法，涉及复合材料制造技术领域，按重量份计，包括以下组份：固热性树脂28‑46份、高导热填料6‑24份、轻量化助剂1‑5份、连续纤维32‑68份、马来酸酐单体2‑6份、自由基聚合引发剂2‑8份、聚丙烯腈5‑15份、固化剂2‑6份、增韧剂1‑5份，在对复合纤维进行制备时首先对连续纤维的表面进行活化处理，使自由基聚合引发剂更好地涂覆在纤维表面，提高反应的效率和均匀性，在复合纤维表面涂覆自由基聚合引发剂以促进后续的接枝反应，马来酸酐与聚丙烯腈增强了纤维之间的相互作用，改善了纤维的耐湿耐热、抗老化的性能，一定程度上提升了复合纤维的使用寿命，为复合纤维在多种应用环境下的稳定性和持久性提供了有力保障。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料制造，具体为一种连续纤维增强复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、纤维增强复合材料，是以聚合物为基体，以纤维束等纤维材料为增强材料而制成的复合材料，它综合了塑料基体和纤维束的综合性能，已成为一种具有优越性能和广泛用途的工程材料，连续纤维的应用场景十分广泛，包括但不限于航空航天、汽车制造、体育器材制造以及建筑业等领域，连续纤维增强复合材料在汽车制造领域的应用广泛且深入，主要得益于连续纤维具有机械强度高、加工成型方便等各方面优势。
2、现有的连续纤维复合材料的主要原料为热固性树脂(环氧树脂)和连续纤维(玻璃纤维)，玻璃纤维虽然具有较高的强度和模量，可以一定程度上提升复合材料的整体力学性能，但现有技术的玻璃纤维与树脂基体的相容性较差，界面结合强度欠佳，容易形成缺陷，由此制成的带材在户外使用时，容易因uv老化等导致基材开裂，性能丧失，且由于热固性树脂本身的耐热性有限，当温度升高时，树脂可能发生软化或分解，可能会导致复合材料在高温环境下的性能下降，限制了连续纤维增强复合材料在高温或极端热环境下的应用，且湿度和氧气对环氧树脂的影响会加速环氧树脂的老化过程，降低复合纤维的耐候性，从而降低其使用寿命。
3、为此，我们提出一种连续纤维增强复合材料及其制备方法。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种连续纤维增强复合材料及其制备方法，可以有效解决
技术介绍
中的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
>3、一种连续纤维增强复合材料及其制备方法，按重量份计，包括以下组份：固热性树脂28-46份、高导热填料6-24份、轻量化助剂1-5份、连续纤维32-68份、马来酸酐单体2-6份、自由基聚合引发剂2-8份、聚丙烯腈5-15份、固化剂2-6份、增韧剂1-5份。4、作为优选，所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂、聚丁二烯树脂和有机硅树脂中一种或多种。
5、作为优选，所述高导热填料为金刚石、纤维状碳粉、鳞片状碳粉、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、氧化铝和氧化锌中一种或多种。
6、作为优选，所述轻量化助剂为空心玻璃微珠和发泡剂。
7、作为优选，所述连续纤维由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维中的一种编织而成。
8、作为优选，所述自由基聚合引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种。
9、本专利技术还提供一种连续纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤：
10、s1：对连续纤维进行预处理，将连续纤维布置于氧等离子体处理装置的空腔中进行等离子体处理，对连续纤维表面进行活化，氧气流量为6sccm，保持真空度为15pa，处理功率为300w，处理时间为3min，得到表面活性连续纤维。
11、s2：在真空度≤100pa条件下，在表面活性连续纤维表面涂覆或吸附自由基聚合引发剂，将表面活性连续纤维浸入马来酸酐单体溶液中，在70～95℃下反应15-30min，进行接枝反应，得到表面接枝马来酸酐官能团的连续纤维，进行清洗表面以去除未反应的单体和残留物，待表面干燥后备用。
12、s3：将表面接枝马来酸酐官能团的连续纤维加入聚丙烯腈溶液中，在反应釜中对其进行加热，使其在50～70℃下反应30-90min，期间进行慢速搅拌，搅拌速度为10-20rpm，得到连续纤维增强体,清洗表面残留的聚丙烯腈，待表面干燥后备用。
13、s4：将热固性树脂、高导热填料和轻量化助剂逐步加入含有固化剂、增韧剂的搅拌容器中，搅拌3-4min，搅拌速度为30-40rpm，搅拌混匀，并调节至预定粘度，得到溶剂胶浆。
14、s5：将连续纤维增强体浸没在所述s3中得到的溶剂胶浆中，浸涂结束后取出连续纤维增强体，将去除多余胶浆的连续纤维增强体放置在适当的平台上，进行干燥处理，待溶剂胶料完全固化后，即可得到连续纤维增强复合材料。
15、作为优选，在所述s1中，需预先对高导热填料和轻量化助剂进行真空干燥处理，干燥温度为70～105℃下，干燥时间为2～12h，通过控制干燥温度和时间，可以确保高导热填料和轻量化助剂的干燥程度适中，真空干燥可以有效地去除高导热填料和轻量化助剂中的水分和其他挥发性杂质，从而避免在复合材料制备过程中出现气泡、分层或其他质量问题。
16、作为优选，在所述s4中，调节溶剂胶浆的粘度至300～1500pa·s，具体的反应时长可以根据马来酸酐单体的浓度、连续纤维的种类和性质以及所需的接枝率进行调整。
17、作为优选，在所述s2以及s3中，可使用丙酮对制得的连续纤维进行清洗。
18、与现有技术相比，本专利技术提供了一种连续纤维增强复合材料及其制备方法，具备以下有益效果：
19、1、在对复合纤维进行制备时首先对连续纤维的表面进行等离子活化处理，表面活性的连续纤维可能具有更好的润湿性和吸附性能，有助于自由基聚合引发剂更好地涂覆在纤维表面，提高反应的效率和均匀性，在复合纤维表面涂覆自由基聚合引发剂主要是为了在复合纤维表面创建活性位点，促进后续的接枝反应，进一步增强了复合纤维的整体性能。
20、2、在加热的作用下，马来酸酐官能团中的环状结构变得不稳定，易于发生开环反应，开环反应通常伴随着马来酸酐分子中双键的断裂，生成一个或多个活泼的反应位点，同时，聚丙烯腈分子链上的氨基(-nh2)作为亲核试剂，在加热条件下变得更为活跃，氨基中的氮原子带有孤对电子，具有亲核性，可以与马来酸酐开环后生成的活泼位点发生反应，并形成新的共价键，随着反应的进行，马来酸酐官能团与聚丙烯腈分子链上的氨基发生反应形成牢固的共价键连接。这种连接不仅增强了连续纤维与聚丙烯腈之间的界面相互作用，还使得连续纤维对聚丙烯腈实现了有效的接枝，从而提高复合纤维的界面结合强度和整体性能，同时，聚丙烯腈的加入进一步改善了复合纤维的性能，聚丙烯腈本身具有良好的耐湿耐热性能，可以显著提高复合纤维的抗老化性能。
21、3、马来酸酐与聚丙烯腈之间的化学反应以及连续纤维的表面处理都是提高复合纤维性能的重要步骤，这些处理不仅增强了纤维之间的相互作用，还改善了纤维的耐湿耐热、抗老化的性能，一定程度上提升了复合纤维的使用寿命，为复合纤维在多种应用环境下的稳定性和持久性提供了有力保障。
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【技术保护点】
1.一种连续纤维增强复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：固热性树脂28-46份、高导热填料6-24份、轻量化助剂1-5份、连续纤维32-68份、马来酸酐单体2-6份、自由基聚合引发剂2-8份、聚丙烯腈5-15份、固化剂2-6份、增韧剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂、聚丁二烯树脂和有机硅树脂中一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述高导热填料为金刚石、纤维状碳粉、鳞片状碳粉、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、氧化铝和氧化锌中一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述轻量化助剂为空心玻璃微珠和发泡剂。
5.根据权利要求4所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述连续纤维由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维中的一种编织而成。
6.根据权利要求5所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述自由基聚合引发剂为过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种。
7.一种连续纤维增强复合材料的制备方法，其用于制备权利要求1～6任意一项所述的连续纤维增强复合材料，其特征在于，该连续纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种连续纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：在所述S1中，需预先对高导热填料和轻量化助剂进行真空干燥处理，干燥温度为70～105℃下，干燥时间为2～12h。
9.根据权利要求7所述的一种连续纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：在所述S4中，调节溶剂胶浆的粘度至300～1500Pa·s。
10.根据权利要求7所述的一种连续纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：在所述S2以及S3中，可使用丙酮对制得的连续纤维进行清洗。
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【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组份：固热性树脂28-46份、高导热填料6-24份、轻量化助剂1-5份、连续纤维32-68份、马来酸酐单体2-6份、自由基聚合引发剂2-8份、聚丙烯腈5-15份、固化剂2-6份、增韧剂1-5份。
2.根据权利要求1所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述热固性树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂、糠醇树脂、聚丁二烯树脂和有机硅树脂中一种或多种。
3.根据权利要求2所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述高导热填料为金刚石、纤维状碳粉、鳞片状碳粉、氮化铝、氮化硼、碳化硅、氧化镁、氧化铝和氧化锌中一种或多种。
4.根据权利要求3所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述轻量化助剂为空心玻璃微珠和发泡剂。
5.根据权利要求4所述的一种连续纤维增强复合材料，其特征在于：所述连续...
【专利技术属性】
技术研发人员：范吉堂，李金柱，曹森，
申请(专利权)人：范吉堂，
类型：发明
国别省市：
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