本發明涉及一種高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料及其制備方法，屬于聚酰亞胺復合材料技術領域，解決了現有的耐高溫聚酰亞胺復合材料層間斷裂韌性差的問題。高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料包括熱固性聚酰亞胺基體、熱塑性聚酰亞胺和增強纖維；所述熱塑性聚酰亞胺為無紡布形式，所述熱塑性聚酰亞胺的玻璃化轉變溫度與所述熱固性聚酰亞胺基體的玻璃化轉變溫度的差值不超過50℃。制備方法包括：制備熱固性聚酰亞胺預浸料和熱塑性聚酰亞胺無紡布；將所述熱固性聚酰亞胺預浸料與所述熱塑性聚酰亞胺無紡布交替鋪層，加壓成型得到高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料。本發明實現了聚酰亞胺復合材料的高韌性和耐高溫的兼得。

技術領域

本發明涉及聚酰亞胺復合材料技術領域，尤其涉及一種高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料及其制備方法。

背景技術

聚酰亞胺樹脂基纖維增強復合材料因具有優異的耐熱性能和力學性能，近年來在航空航天、武器裝備和汽車制造等領域越來越多地代替金屬材料應用于耐高溫承力結構件的制造從而實現輕量化。耐高溫聚酰亞胺復合材料通常以熱固性聚酰亞胺樹脂為基體，通過浸漬連續增強纖維復合，經鋪層后固化成型得到復合材料制件。然而熱固性聚酰亞胺樹脂由于具有高度交聯的剛性結構，因此由其制備的復合材料層間斷裂韌性差，在受到外力與熱沖擊時易發生層間開裂，進而造成復合材料制件性能的大幅下降。

現有技術中有通過在聚酰亞胺樹脂預聚物中引入柔性結構并提高預聚物分子量，從而實現樹脂及復合材料韌性的改善，但是這種方法不可避免地犧牲了材料的耐熱性能，固化后樹脂的玻璃化轉變溫度(T_g)不超過300℃。在熱固性聚酰亞胺基體樹脂中共混熱塑性樹脂、無機微米或納米粒子等增韌組份是提高樹脂基復合材料韌性的另一種方法。但是這種共混方法會引起樹脂熔體黏度的提高，對復合材料的成型加工帶來困難。

在聚酰亞胺復合材料的層間引入熱塑性聚合物薄膜或粉體進行定位增韌改性，可在不影響復合材料加工性能的同時實現沖擊韌性的提高。但是當以聚合物薄膜進行層間增韌時基體樹脂與增韌樹脂在成型過程中難于實現相互熔滲；而以樹脂粉體、無機微米或納米粒子進行層間增韌時，則要求必須將增韌粉體在層間均勻分散，否則粉體發生團聚則無法達到理想的增韌效果。

另外，作為增韌體系的聚醚砜、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺等熱塑性樹脂玻璃化轉變溫度較低，通常T_g不超過250℃，引入到熱固性聚酰亞胺復合材料層間后，會引起材料耐熱性能的大幅降低，無法實現聚酰亞胺復合材料高韌性和高耐熱性的兼容。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料及其制備方法，用以解決現有的耐高溫(大于300℃)聚酰亞胺復合材料層間斷裂韌性差的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

一方面，本發明提供了一種高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料，其特征在于，所述高韌性、耐高溫聚酰亞胺復合材料包括熱固性聚酰亞胺基體、熱塑性聚酰亞胺和增強纖維；

所述熱塑性聚酰亞胺為無紡布形式，所述熱塑性聚酰亞胺的玻璃化轉變溫度與所述熱固性聚酰亞胺基體的玻璃化轉變溫度的差值不超過50℃。

基于上述復合材料的進一步改進，熱固性聚酰亞胺基體前驅體具有式I所示的結構通式：

其中，Ar₁選自下述基團中的至少一種：

R₁選自下述基團中的至少一種：

R’選自下述基團中的至少一種：

-CH₃ -C₂H₅ -C₃H₇ -C₄H₉；