[發明專利]一種微界面強化的結構膠接用膠膜材料及其制備方法

有效

• 申請號: 200910177271.3
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN101665670A
• 公開（公告）日: 2010-03-10
• 發明（設計）人: 益小蘇;王嶺;劉剛;唐邦銘;張虎;安學鋒;馬宏毅
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京航空材料研究院
• 主分類號: C09J7/02
• 分類號: C09J7/02;C09J163/00;C09J179/08;C09J179/04;C09J161/06;C09J167/06;C09J11/04
• 代理公司: 中國航空專利中心
• 代理人: 李建英

技術領域

本發明屬于結構膠接制造技術，涉及一種具有異質3維剛性或半剛 性、微米或納米尺度表面結構的一種微界面強化的結構膠接用膠膜材料 及其制備方法。

背景技術

結構膠接技術是機械制造領域最重要的連接方法之一。在航空領域， 結構膠接是飛行器整體制造技術中的標準技術，涉及復合材料-復合材料 以及復合材料-金屬之間結構連接。目前，結構膠接技術已遍布國內外所 有飛行器的制造，成為了飛行器結構制造中的一項標準技術。

傳統的結構膠接技術主要指已固化的復合材料-復合材料以及復合 材料-金屬之間的連接，術語里一般稱為“二次膠接”。在航空航天先進 制造領域，復合材料-復合材料以及復合材料-金屬之間的結構膠接往往集 成在成型技術里，具有預制制造的性質，術語里一般稱為復合材料成型 的“共固化”、“共膠接”等，以區別“二次膠接”。

結構膠接接頭的主要載荷形式是剪切，關鍵性能指標是層間韌性， 包括斷裂韌性如G_IC、G_IIC等。目前，國內外飛行器制造領域非常關心結 構膠接的“虛粘”現象(即“Kissing”bond.John?D.Russell，Composites Affordability?Initiative.The?AMMTIAC?Quarterly，Vol?1，No?3.in： http://ammtiac.alionsciece.com/quarterly，2006)，這主要指黏結劑已經與被 黏結材料無隙縫結合卻幾乎沒有界面黏結強度；其次，飛行器制造領域 也關心膠接接頭的沖擊損傷阻抗與沖擊損傷容限等(G.R.Pillar， Response?of?adhesively?bonded?composites?joints?to?low?velocity?impact. Master-degree?thesis，Wichita?State?University.Dec.2006)。

為了提升復合材料與金屬材料如鈦合金等之間的結構膠接力學性 能，英國焊接技術研究所(TWI)發展了一種創新性的膠接連接技術， 簡稱為他們利用高能量束流在鈦合金表面生成一種特殊的 微米尺度的針狀點陣微結構，當把這種材料表面與連續纖維增強的復合 材料膠接時，在傳統的黏結劑黏結作用的同時，剛性針狀微結構將刺入 復合材料表面淺層，形成一種機械性質的連接，從而強化了這種復合材 料與金屬之間的黏結。但是，這種方法并不適用于復合材料-復合材料層 合板之間的結構膠接連接，而且不同的金屬材料也需要不同的表面處理 技術和參數才能形成這種剛性針狀點陣。

更直接地，美國MIT大學提出了一種納米尺度微結構強化復合材料 層間強度的新方法，他們首先制備了氣相垂直生長的碳納米管陣列 (VACNTs，Vertically?Aligned?Carbon?Nanotubes)，然后將這種碳納米管陣 列“翻印(Trans-printing)”到預浸料表面，再按照預浸料的成型工藝制 備復合材料層合板，結果發現，這種垂直取向(Z向取向)在復合材料 層間的碳納米管陣列形成層間的“半剛性”微連接結構，提升了復合材 料的斷裂韌性如G_IC、G_IIC等，這種方法也被稱為納米的Z向增強技術。 但是，就目前的碳納米管陣列制備生長技術而言，這種層間強化方法還 很難成為一種工業化的方法。

發明內容

本發明的目的是：提出一種適用于復合材料-復合材料以及復合材料 -金屬之間的結構膠接連接、并能夠工業化生產的一種微界面強化的結構 膠接用膠膜材料及其制備方法。