[發明專利]碳纖維與玻璃纖維并用的增強復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201310466774.9
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN104552974A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 關永安;王焱;廖尓清;袁繼軍;葉貴星;趙春霞;韓宗輝;崔偉濤;劉葵
• 申請（專利權）人: 中航貴州飛機有限責任公司
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;C08L101/00;C08K7/06;C08K7/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，具體涉及碳纖維與玻璃纖維并用的增強復合材料的制備方法。

背景技術

隨著樹脂基復合材料的普及和應用，越來越多的領域開始應用樹脂基復合材料，而單純的樹脂類材料使用價值有限，所以需要在樹脂類材料中加入增強的纖維，以保證樹脂基復合材料具有較好的強度。所以現有技術中，常用的兩種樹脂基復合材料為玻璃纖維增強復合材料與碳纖維增強復合材料。然而，隨著樹脂基復合材料在結構件制造上的應用，玻璃纖維增強復合材料已經不能滿足結構件的設計強度要求，盡管造價較低，但結構件在使用中，因承載能力差，所以特別容易變形，而碳纖維增強復合材料，盡管能滿足結構件的設計強度要求，但其成本太高。所以現有技術中，樹脂基復合材料的性價比較差。

發明內容

為解決現有技術中玻璃纖維增強復合材料與碳纖維增強復合材料的性價比較差的技術問題，本發明提供一種碳纖維與玻璃纖維并用增強復合材料的制備方法，使增強后的樹脂基復合材料具有較高的性價比。

碳纖維與玻璃纖維并用增強復合材料的制備方法，包括如下步驟：

a.調配基體材料：按基體材料的配比，即重量份為1～15％碳纖維、45～70％玻璃纖維、30～45%樹脂，各種材料的重量份和為100%，將各組份稱量在一起混合均勻即為基體材料；

b.預浸料制備：選用玻璃纖維織物和碳纖維織物作為承載體，分別在玻璃纖維織物、碳纖維織物上刷涂步驟a中所調配的基體材料，經干燥之后即為預浸料（毛料）；

c.模具噴涂脫模劑：在模具上噴涂脫模劑；

d.預浸料的鋪疊：將裁剪好的玻璃纖維織物預浸料與碳纖維織物預浸料，按玻璃纖維織物預浸料與碳纖維織物預浸料層數的配比與鋪疊設計，鋪疊在模具上；

e.模壓成型：在模壓機上，對模具進行合模加壓、加熱壓制；

f.脫模：將成型后的復合材料零件從模具上取下即可。

作為本發明的重要改進，步驟a中的基體材料的配比可以如下選擇：2～10%的碳纖維、53～61%的玻璃纖維、36～40%的樹脂。按此范圍調配基體材料可以使最終的產品具有更好的性價比，即強度滿足了結構件的需求，同時造價相對較低。

本發明步驟b中的毛料處理與鋪疊中，毛料如為預浸料，也就是將玻璃纖維織物和碳纖維織物采用涂膠機進行刷涂基體材料，然后將干燥后的玻璃纖維織物預浸料與碳纖維織物預浸料裁剪成零件毛料，按玻璃纖維織物預浸料與碳纖維織物預浸料的層數配比與鋪疊設計，鋪疊在模具上進行壓制。

本發明步驟b中的毛料處理與鋪疊中，毛料如為非預浸料，則將玻璃纖維織物與碳纖維織物剪裁成零件毛料，并按玻璃纖維織物與碳纖維織物的層數配比與鋪疊設計，在涂有脫模劑的模具上進行鋪疊，每鋪一層刷涂一層基體材料，直至鋪疊完成之后，進行袋壓成型。

本發明步驟c中的成型方式可以選用：袋壓成型方法、熱壓罐成型方法、模壓成型方法、RMT成型方法。

本發明利用碳纖維、玻璃纖維、樹脂制成的基體材料，并分別刷涂在玻璃纖維織物和碳纖維織物上、經鋪疊后成型即可得到碳纖維與玻璃纖維并用的增強復合材料，所制得的復合材料質量輕、比強度高、比模量高、耐疲勞、耐腐蝕、耐高溫和尺寸穩定性好。用本方法制得的產品具有較高的性價比，且本方法工序少，操作簡單，具有較高的市場推廣和應用價值。碳纖維與玻璃纖維并用增強復合材料還可以大幅度降低純玻璃纖維增強復合材料零件的重量，極大提高航天、航空飛行器的承載能力。

具體實施方式：

在對樹脂類復合材料進行增強時，拉伸強度、拉伸彈性模量、彎曲強度、壓縮強度是主要考量的技術指標，為此本發明測量了純玻璃纖維增強樹脂類復合材料的上述四個指標，還對加入了碳纖維、玻璃纖維并用的增強復合材料的上述四個指標進行了測試，測試的相關情況如下：

測試方法：根據拉伸強度、拉伸彈性模量、彎曲強度、壓縮強度這四個技術指標的國標標準中的測量方法進行測量。

參數設置：純玻璃纖維增強樹脂類復合材料時，玻璃纖維的重量份為55%，樹脂類材料的重量份為45%，對制得的產品的各指標進行了5次測量取其平均值記入下表；還對加入了碳纖維、玻璃纖維并用的增強復合材料的上述四個指標進行了測試，其中玻璃纖維的重量份為51%，樹脂類材料的重量份為45%，碳纖維重量份為4%，對制得的產品的各指標進行了5次測量取其平均值記入下表。

本發明的保護范圍不僅限于本發明申請文件中所公開的技術方案，凡利用玻璃纖維和碳纖維并用增強樹脂類復合材料的技術方案均落入本發明的保護范圍。