【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及全氟树脂，具体涉及一种pfa复合材料层合板及其制备方法。
技术介绍
1、热塑性树脂复合材料的成型方式主要是从热固性树脂复合材料及金属成型技术借鉴而来。但热塑性树脂及其复合材料实际应用情况与原先乐观的估计有很大的差距，主要是由于热塑性树脂复合材料中碳纤维与基体材料的黏结程度难以达到应有的水平，不能充分发挥复合材料潜在的力学性能，还同时受制于成型工艺条件苛刻、制造成本偏高等因素。因此，热塑性树脂碳纤维复合材料的关键是从改善碳纤维与热塑性树脂之间的黏结强度入手，改善界面结合，获得较高性能的热塑性树脂碳纤维复合材料。
2、热塑性树脂碳纤维复合材料中碳纤维与基体材料的黏结程度主要有两个方面：一是提高碳纤维和树脂界面黏合性的技术。二是提高碳纤维在热塑性树脂基体中的分散。能改善热塑性树脂复合材料中碳纤维与基体树脂的黏结程度的技术也是热塑性树脂碳纤维复合材料的重点技术。
3、纤维增强树脂复合材料（fiber reinforced polymer composites）简称frp，是将纤维和树脂采用一定的方法结合而成的新型复合材料。纤维的强度高，模量高，破坏时断裂伸长率小，而树脂的强度低，模量小，塑性好，可以降低碳纤维的脆性效应，同时可在复合材料中起到黏结纤维、传递荷载、保证增强纤维的取向、保护纤维免受磨损等作用，因此将两者结合，取长补短，可以制备出性能较为优越的新型材料。
4、在半导体制程，经常需要高温、强氧化性溶剂环境，已有的纤维增强树脂复合材料，如碳纤维增强pfa复合材料，在z方向模量不高，
5、因此，随着半导体行业的发展，开发一种满足耐高温和适应强氧化性溶剂环境的pfa复合材料迫在眉睫。
技术实现思路
1、因此，为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种pfa复合材料层合板及其制备方法。
2、为了实现上述目的，本专利技术提供一种pfa复合材料层合板的制备方法，包括：
3、s1，将碳纳米管与四氟乙烯单体、全氟烷基乙烯基醚单体聚合得到含cnt的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚聚合物乳液，将乳液破乳凝聚、洗涤、真空干燥脱挥获得cnt-pfa微粉；
4、s2、将所述cnt-pfa微粉涂布到表面浸渍改性的展纱碳纤维表面，烘干后得到展纱碳纤维预浸料；将另一部分所述cnt-pfa微粉熔融挤出造粒流延，获得cnt-pfa流延膜；
5、s3、将所述cnt-pfa流延膜按不同的成膜方向与展纱碳纤维预浸料交替叠加形成叠合板a，将所述叠合板a在一定温度下真空排气模压成型获得层数为a的层合板；
6、s4、将层数为a的层合板依次叠加形成叠合板b，将所述叠合板b在一定温度下真空排气模压成型，获得层数为b的pfa复合材料层合板。
7、在其中一个实施例中，步骤s1中，将质量份1-5份疏水的碳纳米管在具有活性端基的全氟聚醚中研磨并超声分散得到cnt全氟聚醚悬浮液，再与90-99份四氟乙烯单体tfe、1-10份全氟烷基乙烯基醚单体乳液聚合，获得含碳纳米管的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚聚合物乳液，加入絮凝剂凝聚、洗涤，干燥脱挥获得所述cnt-pfa微粉，具有活性端基的全氟聚醚中所述活性端基为羧基-cooh或羟甲基-ch2oh。
8、在其中一个实施例中，步骤s1中，所述全氟烷基乙烯基醚为全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的至少一种。
9、在其中一个实施例中，步骤s1中，干燥脱挥温度为200-280 ℃，压力0.01-0.03mpa（绝压），时间10-24 hr。
10、在其中一个实施例中，所述展纱碳纤维是对碳纤维束采用机械式多组辊筒扩纤法。
11、在其中一个实施例中，展纱使用多根可以上下运动的辊子，通过上下震动方式将纤维抖散铺展纤维束，以达到所需的宽度；展纱倍率为2-5倍。
12、在其中一个实施例中，展纱碳纤维的表面通过浸渍剂改性，所述浸渍剂为具有活性端基的全氟聚醚的溶液，所述具有活性端基的全氟聚醚的溶液中的溶剂为三氟三氯乙烷（f113）或六氟二甲苯（hfx）。
13、在其中一个实施例中，所述流延膜通过纵拉流延、横拉流延或者双拉流延制备，pfa流延膜的厚度为0.01-0.35 mm。
14、在其中一个实施例中，cnt-pfa微粉的粒径为1-1000μm。
15、在其中一个实施例中，s2中，涂布过程可重复进行，包括单面涂布，或双面涂布，或涂布烘干后再进行涂布。
16、在其中一个实施例中，s3中，所述叠加板a是由所述cnt-pfa流延膜和所述展纱碳纤维预浸料依次叠加得到的；或所述叠加板a是两层所述cnt-pfa流延膜和单层所述展纱碳纤维预浸料逐层叠加得到的，在所述叠加板a中，所述cnt-pfa流延膜按成膜方向0°、45°或90°的方向叠加。
17、在其中一个实施例中，s3中，将所述叠加板a升温到260-280 ℃，真空排气，然后升温到300-320 ℃模压成型，模压成型的压力为0.1-5 mpa；而后保压的同时降温到室温，得到所述层数为a的层合板。
18、在其中一个实施例中，s4中，将所述叠合板b升温到260-280 ℃，真空排气，然后升温到300-320 ℃模压成型，模压成型的压力为0.1-5 mpa；而后保压的同时降温到室温，得到所述层数为b的pfa复合材料层合板。
19、在其中一个实施例中，a的取值范围是10-50层，b的取值范围是5-20层。
20、在其中一个实施例中，所述pfa复合材料层合板中碳纳米管和碳纤维的质量占总复合材料质量的5-15 %。
21、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
22、利用原位乳液聚合技术，含cnt的pfa乳液破乳凝聚洗涤后采用真空干燥脱挥，确保获得的cnt-pfa微粉粒径小，并采用涂布工艺将cnt-pfa微粉均匀分布在展纱碳纤维表面。为了提高含cnt的pfa微粒与展纱碳纤维的黏附效果，预先在展纱碳纤维表面浸渍具有活性端基的全氟聚醚。通过乳液聚合合成含碳纳米管cnt的pfa乳液，提高pfa乳液的表面能、降低其惰性，而后将cnt-pfa微粉涂布到表面改性的展纱碳纤维表面，烘干为展纱碳纤维预浸料；将另一部分cnt-pfa微粉熔融挤出造粒流延，获得pfa流延膜；提高了碳纳米管和碳纤维在pfa树脂基体中的分散，改善pfa树脂基复合材料中碳纳米管和碳纤维与基体树脂的黏结程度。
23、通过原位合成cnt-pfa，在保持耐高温性能的同时提高了复合材料中cnt和碳纤维的含量，在保持x-y方向拉伸模量的同时，提高z方向拉伸模量，制备得到的pfa复合材料层合板可应用于半导体制程中高温、苛刻的环境。
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1.一种PFA复合材料层合板的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，将质量份1-5份疏水的碳纳米管在具有活性端基的全氟聚醚中研磨并超声分散得到CNT全氟聚醚悬浮液，再与90-99份四氟乙烯单体TFE、1-10份全氟烷基乙烯基醚单体乳液聚合，获得含碳纳米管的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚聚合物乳液，加入絮凝剂凝聚、洗涤，真空干燥脱挥获得所述CNT-PFA微粉，具有活性端基的全氟聚醚中所述活性端基为羧基或羟甲基。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述全氟烷基乙烯基醚为全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，真空干燥脱挥温度为200-280 ℃，压力0.01-0.03MPa，时间10-24 hr。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述展纱碳纤维是对碳纤维束采用机械式多组辊筒扩纤法。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，展纱使用多根可以上下运动的辊子
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，展纱碳纤维的表面通过浸渍剂改性，所述浸渍剂为具有活性端基的全氟聚醚的溶液，所述具有活性端基的全氟聚醚的溶液中的溶剂为三氟三氯乙烷或六氟二甲苯。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述流延膜通过纵拉流延、横拉流延或者双拉流延制备，CNT-PFA流延膜的厚度为0.05-0.35 mm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，CNT-PFA微粉的粒径为1-1000μm。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中，所述叠加板A是由所述CNT-PFA流延膜和所述展纱碳纤维预浸料依次叠加得到的；或所述叠加板A是两层所述CNT-PFA流延膜和单层所述展纱碳纤维预浸料逐层叠加得到的，
11.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S3中，将所述叠合板A升温到260-280℃，真空排气，然后升温到300-320 ℃模压成型，模压成型的压力为0.1-5 MPa；而后保压的同时降温到室温，得到所述层数为a的层合板。
12.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，S4中，将所述叠合板B升温到260-280℃，真空排气，然后升温到300-320 ℃模压成型，模压成型的压力为0.1-5 MPa；而后保压的同时降温到室温，得到所述层数为b的PFA复合材料层合板。
13.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，a的取值范围是10-50层，b的取值范围是5-20层。
14.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述PFA复合材料层合板中碳纳米管和碳纤维的质量占总复合材料质量的5-15 %。
15.一种PFA复合材料层合板，其特征在于，所述PFA复合材料层合板是采用根据权利要求1-14任一项所述的方法制备得到的。
...【技术特征摘要】
1.一种pfa复合材料层合板的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，将质量份1-5份疏水的碳纳米管在具有活性端基的全氟聚醚中研磨并超声分散得到cnt全氟聚醚悬浮液，再与90-99份四氟乙烯单体tfe、1-10份全氟烷基乙烯基醚单体乳液聚合，获得含碳纳米管的四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚聚合物乳液，加入絮凝剂凝聚、洗涤，真空干燥脱挥获得所述cnt-pfa微粉，具有活性端基的全氟聚醚中所述活性端基为羧基或羟甲基。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述全氟烷基乙烯基醚为全氟甲基乙烯基醚、全氟乙基乙烯基醚、全氟丙基乙烯基醚中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，真空干燥脱挥温度为200-280 ℃，压力0.01-0.03mpa，时间10-24 hr。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述展纱碳纤维是对碳纤维束采用机械式多组辊筒扩纤法。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，展纱使用多根可以上下运动的辊子，通过上下震动方式将纤维抖散铺展纤维束，以达到所需的宽度；展纱倍率为2-5倍。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，展纱碳纤维的表面通过浸渍剂改性，所述浸渍剂为具有活性端基的全氟聚醚的溶液，所述具有活性端基的全氟聚醚的溶液中的溶剂为三氟三氯乙烷或六氟二甲苯。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：尚家庄，张丽娇，顾伟超，修国华，
申请(专利权)人：上海森桓新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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