[發明專利]粗糙毛面纖維氈預浸料、復合材料及復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201610339250.7
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN107417944A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 朱增余;楊朝坤;羅國偉
• 申請（專利權）人: 廣東亞太新材料科技有限公司
• 主分類號: C08J5/24
• 分類號: C08J5/24;C08L63/00;C08K7/06;C08K7/14
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技術領域

本發明涉及一種粗糙毛面纖維氈預浸料及其復合材料，具體地說是一種利用特種纖維氈與樹脂基質形成的粗糙毛面纖維氈預浸料、復合材料及其制備方法。

背景技術

大量文獻記載了復合材料相對于傳統結構材料的優點，尤其是在以非常低的材料密度提供優良的機械性質方面的優點。結果，這些材料的使用變得越來越廣泛，它們的應用涉及到從工業制品和運動和休閑器材再到高性能航天組件。包括用樹脂例如環氧樹脂浸漬的纖維布的預浸料廣泛地用于產生這些復合材料。

通常是將多層預浸料根據需要進行層疊，并使得到的層合體固化 (通常應置于高溫環境下進行)，得到固化的復合層合體。然而，這種技術涉及到的一個缺陷是氣體滯留在預浸料的各個層之間，從而導致在所述固化的復合層合體中有不期望的孔隙率。孔隙率對所述固化的復合層合體的機械性質有負面影響，因此希望盡量減少孔隙率或者從根本上消除。通常，在固化過程中施加一定壓力能夠減小固化的層合體的最終孔隙率。如果期望得到低孔隙率的復合材料(如對于要求苛刻的應用例如航空航天部件等)，可將預浸料暴露于高溫和高壓環境下，例如通過在高壓釜中固化層合體，是非常有效的工程實踐。但是，用于長時間的高溫和高壓的應用造成高成本和生產周期太長。也有專利涉及到較低壓力的固化方法，例如已知的真空袋方法 (vacuum bag process)，是較便宜和較快的選擇，但是常常導致在固化的層合體中有較高的孔隙率。因此也有通過在固化之前調整層合體的結構來減少孔隙率。有專利披露了預浸料的層合體，其中所述預浸料在所述預浸料內具有平行于所述單向纖維的縱向凹槽，但構造復雜，難以實現工業化應用。

同時將多層光滑表面預浸料根據需要進行層疊，并使得到的層合體固化 (通常應置于高溫環境下進行)，得到固化的復合層合體，還有一種缺陷是在受力狀態下容易出現分層現象。只有從多層預浸料的材料及工藝進行更深入的研究，才能提供對上述缺陷的有效解決方案。

發明內容

為克服多層預浸料成型復合材料氣孔率較大和易分層的不足，本發明提供了一種粗糙毛面纖維氈預浸料及其復合材料，以單粗糙毛面纖維氈預浸料作復合材料的外表面層，以雙粗糙毛面纖維氈預浸料作復合材料內部增厚層，通過粗糙面纖維氈面層間相互嵌入，經過對合層體進行模壓、熱固化，形成具有一定抗分層能力的復合材料，從而能較好地降低預浸料層合體的孔隙率，并且有效地解決了分層問題。

本發明的技術方案為：一種粗糙毛面纖維氈預浸料，由半固化柔性樹脂基質和粗糙毛面纖維氈經過熱熔膠膜法而構成，所述粗糙毛面纖維氈預浸料的單面或雙面具有凸起毛圈。

所述凸起毛圈高于基質表面2~15mm。

所述半固化柔性樹脂基質為環氧樹脂和填料的混合物。

所述粗糙毛面纖維氈是由短切纖維網胎、單向布、網格織物、緞紋織物中的一種與短切纖維網胎交替疊層構成并進行單面或雙面針刺作用而成。

所述短切纖維網胎是由短切纖維梳理成網并經過針刺后形成。

所述短切纖維為碳纖維或玻璃纖維或石英纖維或聚酯纖維。

一種粗糙毛面纖維氈復合材料，其結構是以兩層單粗糙毛面纖維氈預浸料作為外表面層、若干層雙粗糙毛面纖維氈預浸料作為中間增厚層，所述單粗糙毛面纖維氈預浸料為單面具有凸起毛圈的粗糙毛面纖維氈預浸料，所述雙粗糙毛面纖維氈為雙面具有凸起毛圈的粗糙毛面纖維氈預浸料。

所述雙粗糙毛面纖維氈預浸料的層數為1-60層。

一種粗糙毛面纖維氈復合材料的制備方法，包括如下步驟：

步驟 1）由短切纖維梳理成短切纖維網，經過預針刺后形成短切纖維網胎；

步驟2）將短切纖維網胎、單向布、網格織物、緞紋織物中的一種與短切纖維網胎交替疊層形成層合體；

步驟 3）對步驟2）的層合體進行針刺作用，單面針刺作用成型單粗糙毛面纖維氈，雙面針刺作用成型雙粗糙毛面纖維氈；

步驟 4）加入半固化柔性樹脂基質對單粗糙毛面纖維氈和雙粗糙毛面纖維氈進行預浸化熱熔膠膜法處理，形成單面和雙面都具有高于基質表面2-20mm的凸起毛圈預浸料；

步驟5）將兩個單粗糙毛面纖維氈預浸料在中間加若干層雙粗糙毛面纖維氈預浸料，經過疊合、入模、加壓和固化，形成粗糙毛面纖維氈復合材料。

所述步驟1）中，對短切纖維網胎進行絎縫加工處理以達到增強目的。

所述步驟3）中，采用叉形刺針為層合體進行針刺。