[發明專利]一種優化環氧碳纖維復合材料體系界面性能的方法

在審

• 申請號: 201910162510.1
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109895469A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 黃登亮;單瑞俊;周慧慧;呂偉
• 申請（專利權）人: 江蘇恒神股份有限公司
• 主分類號: B32B9/00
• 分類號: B32B9/00;B32B9/04;B32B27/12;B32B27/20;B32B27/38;B32B27/08;B32B33/00
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 蒯建偉

本發明提供一種優化環氧碳纖維復合材料體系界面性能的方法，解決了使用“插層”熱塑性材料增韌液體成型環氧碳纖維復合材料體系時存在的界面結合弱而導致壓縮和層間剪切性能差的問題。本發明通過在熱塑性材料與碳纖維間添加一環氧樹脂膜，該樹脂膜由基體樹脂組分、增韌組分和界面改性組分三部分組成，通過改變原始的熱塑性材料和碳纖維界面為熱塑性材料?樹脂膜?碳纖維界面，在使用“插層”熱塑性材料增韌環氧碳纖維復合材料體系的同時，不降低其界面性能。

技術領域

本發明涉及復合材料增韌領域，具體的說可以是涉及到使用“插層”熱塑性材料增韌液體成型環氧碳纖維復合材料體系領域,尤其涉及一種優化環氧碳纖維復合材料體系界面性能的方法。

背景技術

碳纖維是制造高性能復合材料的主要增強纖維材料，其增強樹脂基復合材料在航空航天領域得到了廣泛應用。隨著技術的發展，碳纖維復合材料在航空航天領域的應用不斷擴大，從次承力結構件向主承力結構件發展，對于航空航天主承力結構件，其對復合材料的韌性提出了更高的要求，目前主要采用層間增韌的方式來提高其礽興，其中一個方式就是通過將熱塑性通過粉、膜或無紡布的形式分布在復合材料的層間，通過這種方式能有效的提高復合材料的韌性，但由于熱塑性材料的熔融粘度大，難以與碳纖維充分浸潤等，導致熱塑材料與碳纖維的界面結合強度低，進而導致復合材料的壓縮和層間剪切等性能較低。這就限制了碳纖維復合材料的進一步應用，提高熱塑性材料與碳纖維的界面性能就顯得很有必要。

發明內容

針對上述技術存在的問題，本發明提供一種改進“插層”熱塑性材料增韌液體成型環氧碳纖維復合材料體系界面性能的方法。

本發明是通過下述方式實現的：

一種優化環氧碳纖維復合材料體系界面性能的方法，在碳纖維和熱塑性材料（粉、膜或無紡布）間增加一層界面層，預先將該界面層改鋪敷在碳纖維（單向纖維、碳纖維織物）表面，然后將熱塑性材料（粉、膜或無紡布）添加到材料表面

本發明的進一步改進在于：所述界面層為一層樹脂膜，其面密度為5 g/㎡-50 g/㎡。

本發明的進一步改進在于：所述樹脂膜其組分包括基體樹脂20%-80%、成膜劑10%-70%、納米粒子0.1%-5%和相容劑0.1%-10%。

本發明的進一步改進在于：所述基體樹脂為雙酚A環氧、雙酚F環氧、酚醛環氧、多官能團環氧中的一種或多種組成，

本發明的進一步改進在于：所述基體樹脂與復合材料基體的樹脂組分相同，其添加比例優選40%-70%。

本發明的進一步改進在于：所述成膜劑能溶于所述基體樹脂中，為橡膠類和熱塑粒子類如聚砜、聚醚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酰亞胺、聚苯醚、聚甲基丙烯酸甲酯、改性聚芳醚砜和聚碳酸酯等中的一種或多種的混合物，其添加比例為10%-50%。

本發明的進一步改進在于：所述納米粒子為碳納米管、石墨烯及其改性物等的一種或多種混合物，其添加比例優選0.1%-3%。

本發明的進一步改進在于：所述相容劑為反應型相容劑或非反應型相容劑，其中反應型相容劑為含有活性端基的共聚物，非反應型相容劑為嵌段或接枝共聚物。

本發明的進一步改進在于：所述相容劑為馬來酸酐接枝 PPO、SMA、馬來酸酐接枝SEBS一種或多種混合物。

綜上，本發明的界面層主要包括四個組分：基體樹脂組分A：基體組分；成膜劑B：提高成膜性；納米粒子C：提高界面結合強度；相容劑D：提高界面結合強度。

組分A為20%-80%、組分B為10%-70%、組分C為0.1%-5%、組分D為0.1%-10%。

本發明所述的界面層的典型制備工藝為：

第一步：將組分C和組分D均勻分散在組分A中，得到組分E；