[发明专利]纤维增强树脂基复合材料层压板的制作方法

说明书

本发明涉及纤维增强树脂基复合材料层压板的制作方法，通过将PAN基碳纤维布浸入到熔融状态的混合物树脂，冷却时上下两面覆盖铜合金箔片，得到经预处理的碳纤维布作为增强体，再将其与TiO₂/PA6膜片交替叠放，合模热压，最后制成层压板，通过纳米TiO₂粒子在合金箔片和树脂之间起到桥连作用，改善层间性能，实现了避免空隙、分层、夹杂等缺陷，产品拉伸强度和弯曲强度在高低温度工作环境下均能够满足力学性能需求的技术效果。

技术领域

本发明涉及层状材料领域，具体的说，是涉及纤维增强树脂基复合材料层压板的制作方法。

背景技术

先进复合材料发展至今，以碳纤维增强热固性树脂的复合材料占据了大部分市场，其在力学、抗老化性能等方面都有着不错的表现，但热固性树脂基复合材料因为本身断裂延伸率低、韧性差和损伤容限低等特点并不能满足工业市场对材料的要求。热塑性树脂基复合材料较前者具有更好的抗冲击性能、耐热性能和抵抗损伤性能，因而近些年的增长速度已经赶超碳纤维增强热固性复合材料。其主要优点在于：（1）成型周期短且快速，碳纤维增强热塑性树脂复合材料成型时间一般在几分钟或者几十分钟；（2）预浸料可长期储存；（3）可重复利用，有利于资源循环利用；（4）机械性能与结构性能优异。

预浸料是指将连续纤维或织物预先浸渍树脂，经复合处理后贮存备用的半成品。目前预浸料的制备方法可分为两类：一类是预浸渍法，采用物理或化学的方法使树脂流动并能够浸润纤维丝束，最终充分浸润每根单丝，得到预浸料的半成品。第二类是后浸渍法或预混法，即将热塑性树脂通过某种手段使其成为粉末或薄膜形态，然后附着或者编织等方法与增强纤维结合在一起，得到预浸料。该方法形成的预浸料具有一定的结构形态。具体可分为粉末浸渍法和纤维混杂法。

基于连续纤维增强树脂基复合材料的优势和机遇，深入研究其在浸渍、成型及界面等问题是十分必要的。纤维增强树脂基复合材料中常出现的缺陷主要有空隙、分层、夹杂等，这些不同性质的缺陷存在于构件内部直接引起了复合材料构件的稳定性、强度等重要性能下降，缩短了构件的使用寿命。这些缺陷和损伤起初仅仅是微观缺陷，随着服役周期的不断延长，一些微小的缺陷就会因构件周而复始的集中受力而演变为宏观缺陷，一旦出现这种损伤，对复合材料构件的承载和使用功能将造成严重影响进而使之失效，甚至危害人民的安全。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了纤维增强树脂基复合材料层压板的制作方法，该方法生产速度快、产品致密度高、质量稳定，避免了空隙、分层、夹杂等缺陷，所得层压板产品的拉伸强度和弯曲强度在高低温度工作环境下均能够满足力学性能需求。

所述层压板共有十六层，上八层和下八层完全对称分布，所述方法包括以下步骤：

1）制备混合物树脂，将按重量份数比的如下组分进行混合：环氧树脂20~25份、IPDA固化剂1~3份、聚乙烯树脂5~8份、有机硅树脂3~5份和DMP-30促进剂0.5~1份，将混合好的上述有机原料加热熔融，获得熔融状态的混合物树脂；

2）将PAN基碳纤维布浸入到所述熔融状态的混合物树脂中，使树脂均匀覆盖在所述碳纤维布上，之后取出进行冷却成型，冷却时将所述碳纤维布的上下两面覆盖铜合金箔片，从而获得预处理碳纤维布；

3）将纳米TiO₂按照一定比例分散于250ml的甲酸体系当中，然后在球磨机中研磨5~6 小时，将球磨后的溶液取出，再加入PA6，配制成质量分数为2~10wt%的PA6/甲酸溶液，在真空干燥箱中干燥TiO₂/PA6/甲酸溶液，随着升温去除甲酸，制得TiO₂/PA6膜片；

4）将所述预处理碳纤维布和TiO₂/PA6膜片按照交替叠放的次序放入模具中，然后合模将温度升温至设定温度，热压机加压至设定的压力，保压并冷却至 PA6 树脂的玻璃化转变温度Tg以下，脱模，即可得到纤维增强树脂基复合材料，并经再次热压而制成板状结构即可。