[發明專利]含閃電防護層的復合材料及制備方法

在審

• 申請號: 201810403288.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108394137A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 辛朝波;何鵬;高巖;王大偉
• 申請（專利權）人: 康得復合材料有限責任公司
• 主分類號: B32B3/24
• 分類號: B32B3/24;B32B5/02;B32B9/00;B32B9/04;B32B37/10;B32B37/12;B32B7/12
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 周際;曹紅波

本發明公開了一種含閃電防護層的復合材料及制備方法，該含閃電防護層的復合材料包括：復合材料層，石墨烯紙層，該石墨烯紙層粘結于所述復合材料層的表面，構成閃電防護層，其上分布有通孔，以及膠層，該膠層分布于所述通孔中及所述石墨烯紙層表面，從而將石墨烯紙有效地結合在復合材料表面，避免石墨烯紙本體片層層間結合力小而容易出現兩者分層的問題，從而使復合材料具備閃電防護的功能。

技術領域

本發明涉及復合材料應用領域，具體涉及一種含閃電防護層的復合材料及制備方法。

背景技術

目前，在工程應用層面，廣泛應用于飛機復合材料結構的閃電防護層的主體材料是銅網，其特點是在鋪貼預浸料過程中，將含銅網的膠膜鋪貼在預浸料鋪層表面，固化后，銅網與復合材料本體融為一體，利用銅網的高電導率的特性，從而實現復合材料結構的閃電防護；雖然采用銅網是復合材料閃電防護有效可靠的方案，但是銅網面密度大，普通銅網面密度約為200g/m²，加強銅網面密度約為800g/m²，對于大型飛機復合材料機翼及機身表面鋪貼銅網，其質量增加上百公斤，對民機結構設計的減重指標帶來不利影響。

在實驗研究層面，為促進石墨烯在樹脂基復合材料閃電防護方面的應用，一方面將石墨烯粉體均勻分散在樹脂基體中，嘗試通過改善樹脂導電性達到閃電防護的可行性；另一方面探索石墨烯膜或大面積整體化石墨烯紙在復合材料結構閃電防護的可行性。

在第一方面，采用將石墨烯粉體均勻分散在樹脂基體后而制成的復合材料，其復合材料的力學性能、導電、導熱性能得到一定的提高，但樹脂基體中石墨烯重量含量僅為0.5％～2％，因此其復合材料的導電性能遠不及石墨烯本體材料，難以實現對復合材料閃電防護的功能；同樣，采用石墨烯膜由于其厚度很小，方阻大，無法達到復合材料閃電防護對方阻的要求，另外，因石墨烯膜很薄，結構極易損壞，通常附著在基材上，而基材與復合材料無法兼容，成型難度大。

在第二方面，石墨烯紙是大量石墨烯片層聚集的結構，而石墨烯片層之間僅依靠范德華力連接，采用大面積整體化石墨烯紙與復合材料進行膠接，表面上看兩者已粘接成一個整體，然而實際上石墨烯紙片層之間的范德華力較弱，容易導致兩者從石墨烯紙片層間分離，整個結構的穩定性很差，為長期安全使用埋下隱患。

公開于該背景技術部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含閃電防護層的復合材料及其制備方法，從而將石墨烯紙有效地結合在復合材料表面，避免石墨烯紙本體片層層間結合力小而容易出現兩者分層的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種含閃電防護層的復合材料，包括：復合材料層，石墨烯紙層，該石墨烯紙層粘結于所述復合材料層的表面，構成閃電防護層，其上分布有通孔，以及膠層，該膠層分布于所述通孔中及所述石墨烯紙層表面，該石墨烯紙層是整體的一層，其可以制成不同的厚度；所述通孔直徑越小越好，從而可以有效保證石墨烯紙的導電率，確保閃電防護效果。

優選地，所述通孔在所述石墨烯紙層上均勻分布。

優選地，所述膠層所使用的材料包括環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基酯樹脂以及雙馬來酰亞胺樹脂。

優選地，所述復合材料層所使用的材料為纖維增強樹脂基復合材料。

本發明還提供了一種含閃電防護層的復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)鋪貼：將膠膜鋪貼在模具表面，然后將分布有通孔的石墨烯紙鋪貼在膠膜上，然后鋪貼復合材料預浸料；(2)固化成型：在外加壓力的作用下，膠膜及復合材料預浸料中的膠液流動并填充通孔，膠膜中的膠液及復合材料預浸料的樹脂分子結構兼容，固化后形成一體的膠層，將石墨烯紙層粘結在復合材料層的表面，以制備出權利要求1所述的含閃電防護層的復合材料。