[發明專利]基于碳納米管增強的碳纖維多尺度增強復合材料構件的制備方法

有效

• 申請號: 201310480711.9
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN103588985A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 李迎光;李楠埡
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06;C08J3/28;C08L61/06;C08L63/00;C08L79/08;C08K9/00;C08K7/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種基于碳納米管增強的碳纖維多尺度增強復合材料構件的制備方法，其特征是它包括以下步驟：

首先，采用由石墨電弧法、化學氣相沉積法、激光蒸發法或模板法生長的碳納米管陣列或碳納米管粉體；

其次，將碳納米管陣列或粉體轉移到石英或硅基底上；

第三，將碳納米管陣列或粉體放入充有惰性氣體的密閉石英管內，將石英管置于微波場中進行高溫熱處理1～60分鐘，控制溫度在500～2000℃；

第四，將碳納米管陣列或粉體連同熱塑性樹脂薄膜一同轉移到真空導入模具平臺，直接密封后抽真空，加入樹脂經由樹脂導入通道導入真空袋中，使得樹脂緩慢浸潤碳納米管陣列或粉體，待樹脂從真空袋另一端流出后，保壓10～30分鐘，完成真空導流樹脂浸潤；

第五，將浸潤樹脂的碳納米管陣列或粉體放置于碳纖維復合材料預浸料層間與碳纖維形成多尺度增強結構；

最后，將上步所得的未固化的含有浸潤樹脂的碳納米管陣列或粉體的碳纖維多尺度增強結構復合材料放置于微波場中，在微波場中加熱固化成型得到高性能、功能化復合材料構件。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征是在將碳納米管陣列或粉體放入石英管中進行微波高溫處理時采用非接觸式溫度傳感器或接觸式光纖光柵傳感器監測碳納米管陣列或粉體在石英管中的加熱溫度。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的微波場來源于一功率線性可調的微波發生源，其微波的頻率范圍包括：300MHz至300GHZ，微波頻率可固定不變，也可按照1-20MHz的范圍線性或非線性變化；微波場中微波的模式包括TEM波，TE波和TM波中的至少一種或多種。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的真空導流樹脂浸潤時真空袋內的真空度在200至1Pa之間可調，樹脂導入流量在0.1～1000ml/min之間。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述的碳纖維復合材料預浸樹脂基體及浸潤碳納米管陣列或粉體的樹脂屬同一種樹脂，它包括：酚醛樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂或聚酰亞胺樹脂中的一種或其改性樹脂。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征是所述導入碳納米管陣列或粉體的樹脂中含有1%～5%重量份的能夠使樹脂完成固化的固化劑。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征是碳纖維多尺度增強結構復合材料放置于微波場中加熱固化分為兩個階段:(1)升溫到樹脂轉變為液態的溫度后保溫10～100分鐘；（2）升溫到樹脂固化反應放熱最劇烈的溫度范圍處，保溫20～200分鐘完成固化。