[发明专利]软印刷法制备表面有结构复合材料的方法及其复合材料

说明书

技术领域

本发明属于结构复合材料的制备技术领域，涉及一种软印刷法制备表面有结构复合材料的方法及其复合材料。

背景技术

连续碳纤维增强的树脂基复合材料具有高的比强度和比刚度，在航空航天、输油管道、高压容器、民用体育器材等领域具有越来越广泛的应用。连续碳纤维增强的复合材料通常由层叠的连续纤维织物和树脂复合而成，或者通过连续纤维缠绕形成预制体，再和浸渍其中的树脂共固化得到复合材料结构体。

复合材料的发展越来越关注材料的功能性，如飞机在防雷击需要复合材料具有较高的导电性能够分散雷击电流、防冰需要复合材料具有电热除冰能力、低黏附表面、动态表面等能够降低水汽凝结、溶解冰层和脱附冰层的功能等。

具有特殊微观结构表面的材料也备受关注，尤其在自然界中，一些生物在漫长的进化过程中形成了自己特有的特点，如广为人知的荷叶结构，其表面微米级的乳突结构使其具有超疏水性质，能够“出淤泥而不染”，超疏水涂料即根据此原理制备得到；蝴蝶表面的结构使其具有绚丽的色彩，也和具有类似光子晶体的表面微结构有关；具有鲨鱼皮结构的表面能够改善材料的气动性能，已被用于奥运会的游泳衣中。

这些结构应用于复合材料可以使复合材料具有各种各样的方法，现有一些方法如表面涂层技术也可以实现部分微结构的制备，如超疏水涂料可被应用于复合材料的防冰结构，但成型后再应用涂层方法增加了工艺步骤，并且因为热膨胀系数差异和存在界面，导致涂层长期使用后易剥落失效，并且涂层方法能够制备的微结构种类有限。因此还需要发展普适性的具有表面微结构的复合材料的制备技术。

综上，需要发展新型的具有表面微结构的复合材料的制备技术，赋予复合材料的功能性，从而使这类复合材料满足实际应用的需要，适应复合材料应用技术的发展。

发明内容

本发明的目的：本发明针对现有技术的问题，提出了一种基于软印刷技术的具有表面微结构的复合材料的制备技术，即先在选定的微结构表面聚合得到软模板，再将软模板铺贴在复合材料预制体的表面，按复合材料相应的成型工艺成型后得到带有表面微结构的复合材料，其表面能够完好复制所需要的选定微结构的形貌特征，尺寸精度可以达到纳米级。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种软印刷法制备表面有微结构复合材料的方法，其特征在于：(1)制备PDMS模板，即将预聚二甲基硅氧烷和交联剂以特定比例混合，铺展到选定微结构表面，使各部分厚度均匀，随后在交联固化条件下固化，固化完成后从微结构上揭下已固化的PDMS，即得到复制该微结构的PDMS反相模板；(2)将PDMS模板垫在连续纤维增强的复合材料预制体需要制备微结构的表面，微结构面朝向复合材料，按复合材料所需的成型工艺成型，成型完后冷却至60℃以下，脱模，取出复合材料后，小心揭下PDMS模板，即得到表面具有微结构的复合材料。

PDMS的厚度在0.1mm～5mm之间。

微结构的表面起伏高度不大于1mm，微结构的表面起伏高度小于PDMS的厚度。

表面微结构包括天然结构和人工结构。

PDMS模板铺贴在靠着模具的一面。

成型时工艺压力低于1.5MPa。

成型工艺为采用RTM成型的方法，将连续纤维织物或单向带按规定铺层定型得到预制体，将PDMS覆盖在需要制备微结构的表面。成型工艺为采用预浸料真空袋压成型、预浸料模压成型成型、预浸料热压罐成型、预浸料隔膜成型的方法，将预浸料按规定的铺层得到预制体，将PDMS覆盖在需要制备微结构的表面。

由这种方法制备得到的连续纤维增强复合材料制件。

本发明的技术方案的核心是发明了一种制备具有表面微结构的复合材料方法，利用这种方法可以使传统的复合材料一体成型得到具有各种不同结构的功能表面，并且具有高的结构重现性，具有高精度，并且能够很好地脱模，模板可反复使用。

本发明的优点和特点是

本发明提出了一种新型的具有表面微结构的复合材料方法以及相应的复合材料，这种连续纤维增强复合材料具有一体成型的表面微结构，避免了在表面二次制备带来的工艺多步骤、复杂性和非一体成型具有的耐久性问题。制备工艺简单并能兼容现有成型方法，能够制备各种各样的天然和人工微结构，具有高的结构重现性，具有高精度，并且能够很好地在保持微结构形态的情况下脱模，模板可多次使用。

附图说明

图1是本发明具有表面荷叶结构的复合材料的电子显微镜图。

具体实施方式