[發明專利]一種層間含高取向度碳納米管的纖維層合復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201910141283.4
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN109808196B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 賀雍律;江大志;張鑒煒;張慧軍;鞠蘇;劉鈞
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B29C70/20
• 分類號: B29C70/20;B29C70/44;B29K105/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 陳暉;張麗娟

1.一種層間含高取向度碳納米管的纖維層合復合材料的制備方法，其特征在于：所述纖維層合復合材料以含有定向取向碳納米管的樹脂膜、熱熔反應性樹脂薄膜和纖維織物為原料制備得到，所述含有定向取向碳納米管的樹脂膜包括樹脂膜和碳納米管，所述碳納米管呈陣列形式分布且自樹脂膜內延伸至樹脂膜外；熱熔反應性樹脂為環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、雙馬來酰亞胺、熱固性聚酰亞胺的一種或幾種；所述纖維織物為碳纖維織物；具體包括以下步驟：

S1、將含有熱熔反應性樹脂薄膜與纖維織物疊合后進行壓力處理，得弱浸漬預浸料；

S2、將含有定向碳納米管的樹脂膜的無碳納米管一側蓋設于步驟S1所得弱浸漬預浸料的樹脂薄膜一側上，得復合預浸料；

S3、取兩個以上步驟S1所得復合預浸料按預設要求疊合，置于30～50℃溫度下進行預成型處理，得預成型體；

S4、將步驟S3所得預成型體置于設有脫模布的模具上，在預成型體上鋪放導流網后，在模具上方鋪放真空袋膜并封裝，得封裝好的模具；所述真空袋膜上開設有出氣口，所述出氣口插設有真空管，所述出氣口通過真空管與真空泵連接；

S5、將步驟S4所得封裝好的模具加熱至60～200℃，打開真空泵對真空袋膜內進行抽真空處理，直至真空袋膜內的壓力達到設定值，保壓直至預成型體內的樹脂和纖維織物完全浸漬，關閉真空泵，去除真空袋膜和導流網，得完全浸漬的預成型體；

S6、將模具繼續在60～200℃保溫，通過模壓機對預成型體進行合模加壓處理，經保溫、固化、冷卻、脫模后，得纖維層合復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S2中，所述含有定向碳納米管的樹脂膜的具體制備步驟如下：

S2-1、將經過預處理的負載有碳納米管陣列的基底的背面粘貼在夾持裝置上，所述碳納米管陣列的厚度方向垂直于水平方向；

S2-2、將樹脂膜的下表面粘貼于水平加熱板上，調試夾持裝置和/或水平加熱板，使碳納米管陣列位于樹脂膜上方且與樹脂膜無接觸；

S2-3、加熱水平加熱板直至樹脂膜的上表面溫度達到35～50℃，使樹脂膜處于半熔融狀態；

S2-4、將夾持裝置沿豎直方向向下移動，當碳納米管陣列與樹脂膜表面接觸時，施加正壓力，使碳納米管陣列端部浸沒于半熔融狀態的樹脂膜中，撤去正壓力；

S2-5、將水平加熱板降溫至-10～5℃，抬升夾持裝置，使碳納米管陣列與基底分離并完全轉移至基樹脂膜上，得所述含有定向碳納米管的樹脂膜。

3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S2-2具體為：

A1、將環氧樹脂在40～130℃下壓制成厚度為0.05～0.3mm的環氧樹脂薄膜，并在環氧樹脂薄膜的上、下表面覆蓋易于揭膜的聚酯薄膜，得樹脂膜；

A2、在0～35℃下將樹脂膜加工成預設尺寸，并將樹脂膜的下表面粘貼于水平加熱板上；

A3、調試夾持裝置和/或水平加熱板，使碳納米管陣列位于樹脂膜上方且與樹脂膜無接觸。

4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S2-1中，所述預處理為弱氧化熱處理，具體為：將模板法制備的生長有碳納米管陣列的基底置于反應裝置中，在保護氣體氛圍下于預設溫度下加熱，得到經過預處理的負載有碳納米管陣列的基底。

5.根據權利要求1至4中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S4中，所述真空袋膜的制備步驟如下：將袋膜樹脂進行真空脫泡，脫泡后將袋膜樹脂傾倒至的袋膜模具中，固化后獲得真空袋膜。

6.根據權利要求1至4中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S5中，所述抽真空處理的壓力降速為3～7kPa/s，所述設定值為-101KPa，所述保壓時間為1～15分鐘。

7.根據權利要求1至4中任一項所述的制備方法，其特征在于：所述步驟S6中，所述合模加壓處理的壓力為2～6MPa，時間為1～4h。