[发明专利]一种增韧碳纤维树脂基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种增韧碳纤维树脂基复合材料的制备方法，包括：(1)将环氧树脂加入到聚醚砜溶液中，得到混合溶液，最后进行脱泡处理待用；(2)将混合溶液用刮膜棒刮在表面孔隙孔径相同且均匀分布的平板上，在去离子水凝固浴中成膜，得到的初生膜经水洗和干燥后得到复合膜；(3)将复合膜与碳纤维布进行铺层，在真空负压下灌注树脂，经固化得到增韧碳纤维树脂基复合材料。本发明制备工艺简单、可操作行强、适合工业化生产；制备的复合材料力学性能得到小幅度提升，层间断裂韧性提升较为显著，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于碳纤维复合材料领域，特别涉及一种增韧碳纤维树脂基复合材料的制备方法。

背景技术

随着航空工业材料轻量化的发展要求，碳纤维树脂基复合材料(Carbon FiberReinforced Polymer CFRP)被越来越多地应用于飞机的主/二次结构材料，因此发展高韧性的碳纤维/环氧树脂复合材料是目前复合材料领域的重大研究方向。

碳纤维/环氧树脂复合材料的增韧主要有两种方式：一是增韧环氧树脂基体，二是对复合材料进行层间增韧。层间增韧是在复合材料铺层间加入薄的增韧材料层，以改善复合材料的断裂韧性及损伤容限；其可以描述为分立的第二相材料层以颗粒、纤维或薄膜的形式插入到复合材料铺层之间。层间薄膜增韧通常的实施方法是将一定厚度的聚合物薄膜置于铺层之间，按照树脂的固化制度固化层压板。

但是目前层间增韧的方法往往会发生树脂不能完全渗透的现象，导致碳纤维树脂基复合材料的强度仍然不够高，限制了其应用发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种增韧碳纤维树脂基复合材料的制备方法，该方法制备工艺简单、可操作行强、适合工业化生产；制备的复合材料力学性能得到小幅度提升，层间断裂韧性提升较为显著，具有良好的应用前景。

本发明提供了一种增韧碳纤维树脂基复合材料的制备方法，包括：

(1)将聚醚砜与溶剂在60℃-80℃下均匀混合，得到聚醚砜溶液；随后将环氧树脂加入到聚醚砜溶液中，在30～50℃下均匀混合，得到混合溶液，最后进行脱泡处理待用；其中，聚醚砜与环氧树脂的质量比为7.5:2.5～9.5:0.5；

(2)将步骤(1)中的混合溶液用刮膜棒刮在表面孔隙孔径相同且均匀分布的平板上，预蒸发后在去离子水凝固浴中成膜，得到的初生膜经水洗和干燥后得到复合膜；

(3)将步骤(2)中的复合膜按层数比9～19:10～20与碳纤维布进行铺层，在真空负压下灌注树脂，经固化得到增韧碳纤维树脂基复合材料(VARI成型工艺)。

所述步骤(1)中的溶剂为二甲基亚砜、二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺；聚醚砜与溶剂的质量比为1:3～6。所用的聚醚砜是羟基封端。

所述步骤(1)中的环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂。

所述缩水甘油醚类环氧树脂为E51环氧树脂。

所述步骤(2)中的刮膜棒的间宽为100～200μm。平板的材质为四氟乙烯。

所述步骤(2)中的复合膜孔隙的孔径为1～2mm，表面孔密度为0.3～0.5孔/cm²。

所述步骤(3)中的灌注树脂具体为：灌注E51环氧树脂，灌注温度为60～80℃，粘度为0.1～0.2Pa·s。

所述步骤(3)中的固化工艺参数为：固化温度为120～140℃，固化时间为2～4h；所采用的固化剂为胺类固化剂。