[发明专利]一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板

说明书

本发明涉及一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板，预先将PAN基碳纤维布进行预处理，且上下两面覆盖银合金箔片，从而得到纤维增强体，再将其与TiO2/PA6膜片交替叠放，合模热压制成层压板，利用纳米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，避免了微观结构出现缺陷导致的产品性能下降，使最终获得的产品具有理想的拉伸强度和弯曲强度，且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，是涉及一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板。

背景技术

自从飞机发明以来，木头首当其冲就作为飞机制造的重要材料直到金属材料被广泛运用到飞机上；铝合金因其塑性好、强度高，易于加工，重量轻等优点而被飞机设计师青睐；钛合金重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀等诸多特点满足了飞机结构材料承受外来环境的考验。但是，上述材料依旧存在飞机结构重量过重、阻尼减震性差等各种各样的问题，无法将所有的优点都统一起来。复合材料，是由多种性质各异的材料经一定的物理、化学、力学和生物变化合成获得并具有新性能的固体材料。根据基体材料的种类以及现代科学技术的发展需求，复合材料总体上划分为：金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。

作为聚合物基复合材料的代表，在所普及的新型功能复合材料中树脂基复合材料因其具备了可设计性好、比强度、比模量高、抗疲劳性能显著等优点，而被广泛运用于医疗、航空航天、体育、汽车等相关领域。在航空方面，卫星的主结构、宇宙电波发射板望远镜、飞机机翼；在汽车方面，车身构架、仪表盘等；其他方面，高尔夫球棒、电路基板和网球拍等都使用了各式各样的复合材料。

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，本发明提供了一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板，该层压板避免了空隙、分层、夹杂等缺陷，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，其制备工艺生产速度快、产品致密度高、质量稳定。

所述层压板共有十六层，上八层和下八层完全对称分布，所述层压板的制备方法包括以下步骤：

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银合金箔片，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，并经热压而制成板状结构即可。