[发明专利]一种层间增韧复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种层间增韧复合材料的制备方法，步骤如下：步骤一：选用多囊芯的微胶囊作为复合材料层间增韧的材料，步骤二：将连续纤维在树脂基体中浸渍，制成树脂基体与纤维的预浸料；步骤三：将步骤二所述预浸料沿单一方向铺层，并移送至热压机上加热加压进行固化处理；步骤四：将微胶囊、环氧树脂、固化剂混合，手动搅拌后制成有微胶囊的树脂胶液；步骤五：利用刷子将有微胶囊的树脂胶液涂抹于固化后的预浸料堆叠物表面；步骤六：将两块步骤五中涂抹完成并固化后的所述预浸料堆叠物进行贴合，并移送至热压机加热加压进行层间基体固化处理。本发明制备方法中采用的微胶囊制备原料廉价，制备工艺成熟，成本较低，可操作性高，可进行大规模的工业化推广。

技术领域

本发明属于碳纤维/树脂基层合复合材料的工艺制备技术，具体为一种利用团聚微胶囊为增韧材料的复合材料改性方法，属于复合材料科学技术领域。

背景技术

复合材料具有比强度高、比刚度大、耐热、耐腐蚀、可设计性好等独特的优势，目前在高速动车、航空航天、风电机组、汽车等设计制造业被广泛应用，例如大型客机波音787上复合材料用量高达50％，风力发电机的风机叶片上复合材料用量超过了90％。

作为常用构件之一，复合材料板是典型的层铺结构，主要依靠热固性基体树脂起粘结作用，因此在长期服役过程中易出现分层损伤，并且随着分层的扩展，其承载能力会急剧下降，进而导致整体结构的失效，造成巨大经济损失甚至人员伤亡，还会对周围环境造成恶劣的影响。

为了提高复合材料抗分层能力，许多层间增韧技术应运而生，主要包括基体增韧和纳米结构增韧。基体增韧是指在树脂中加入橡胶或热塑性材料以提高复合材料的断裂韧性，但该方法会增加结构的重量和制造成本，同时热塑性树脂的混入增大了基体树脂的粘度，导致复合材料的面内性能变差。纳米结构增韧方法主要有在层间插入碳纳米管薄纱或构造纤维和碳纳米管的组合结构以达到材料增韧的效果，但这些技术工艺相对复杂，并且尚处于基础研究阶段，实际应用过程中问题较多，无法进行大规模的推广使用。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中的不足，提供一种采用微胶囊增强复合材料层间韧性的方法。该方法实施步骤简单，成本较低，可操作性高，可进行大规模的工业化推广；同时纳米量级的微胶囊不会降低复合材料本身的力学特性，在树脂基复合材料改性、增韧领域，具有广阔的应用前景。

为实现上述目的，本发明提供的一种层间增韧复合材料的制备方法，具体制备步骤如下：

步骤一：选用多囊芯的微胶囊作为复合材料层间增韧的材料，囊芯组分为：双酚A二缩水甘油醚，(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，(二甲胺基甲基)苯酚，囊壁选材为尿素甲醛，芯材质量分数95wt％以上，所述微胶囊的平均粒径为9.4μm；

步骤二：将连续纤维在树脂基体中浸渍，制成树脂基体与纤维的预浸料；

步骤三：将步骤二所述预浸料沿单一方向铺层，并移送至热压机上加热加压进行固化处理，固化温度为120℃，压强为4Mpa，时间1h；

步骤四：将微胶囊、环氧树脂、固化剂混合，手动搅拌后制成有微胶囊的树脂胶液；

步骤五：利用刷子将有微胶囊的树脂胶液涂抹于固化后的预浸料堆叠物表面；

步骤六：将两块步骤五中涂抹完成并固化后的所述预浸料堆叠物进行贴合，并移送至热压机加热加压进行层间基体固化处理，固化温度为120℃，压强为4Mpa，时间1h，最后得到层间韧性提高的复合材料层合板。

作为优选，所述步骤一中，囊芯的选材为双酚A二缩水甘油醚，(3-巯基丙酸)季戊四醇酯，(二甲胺基甲基)苯酚，囊壁的选材为尿素甲醛。

可选的，所述步骤二中，碳纤维选自商业化的T300。

可选的，所述步骤三中，预浸料的铺层方向为单一方向。