一种多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115816922A(43)申请公布日2023.03.21(21)申请号202211448019.3B32B5/26(2006.01)(22)申请日2022.11.18B32B33/00(2006.01)B29C70/36(2006.01)(71)申请人现代纺织技术创新中心（鉴湖实验B29K105/00(2006.01)室）地址312000浙江省绍兴市柯桥区跨境电商产业园7号楼申请人浙江理工大学浙江福莱新材料股份有限公司(72)发明人戚栋明聂磊朱晨凯李家炜严小飞杨晓明夏厚君(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200专利代理师陈升华(51)Int.Cl.B32B5/02(2006.01)权利要求书1页说明书10页附图1页(54)发明名称一种多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法(57)摘要本发明公开了一种多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法。所述结构为“三明治”夹层结构，以纤维增强体为“芯”，增韧层为“皮”，通过VARTM制备工艺，制备纤维增强复合材料。本发明的创新点在于通过对纤维与树脂界面以及纤维与纤维层间的增韧处理，将增韧效果定域在对复合材料韧性贡献最大的“表层”位置，从而最大限度地获得增韧效果。本发明通过对增韧层的预处理、添加一维纳米颗粒、二维纳米片材、三维有机框架等增韧手段对复合材料面板的增韧层进行增韧处理，该增韧层与树脂浸润性好结合力好，所制备的复合材料力学性能显著提升，弯曲强度提升了86.5％，冲击强度提升了63.2％，层间剪切强度提升了78.8％。本发明制备工艺简单，流程短，效率高且绿色环保，可实现产业化，具有良好的发展前景。CN115816922ACN115816922A权利要求书1/1页1.一种多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将表面处理后的玻璃纤维50‑100重量份，放入纤维解离器中，加入10‑50重量份粘合剂和5‑20重量份抗静电剂，搅拌，制得预制体A；2)将金属粒子10～20重量份，按照质量1：1.5～3与去离子水配置溶液，与预制体A混合，制备预制体B；3)将10‑60重量份纳米片材与去离子水按照质量比1：1.5～3配置成溶液中，超声制得分散液，将分散液和相对于分散液6～12％wt的增韧功能的树脂倒入上述的预制体B中，搅拌，充分混合，通过造纸工艺，制备未干燥的增韧纤维毡—预制体C，将10‑40份MOFs金属有机框架，均匀喷洒在预制体C上，得到一块增韧层，将两块增韧层通过自身物理机械作用粘接，送入平板干燥机烘干，得到增韧毡；4)将纤维增强体，放入有机硅改性水性聚氨酯树脂中进行表面改性，浸渍后取出，得到碳纤维基材，从下到上依次放置底层增韧毡、碳纤维基材、表面增韧层，完成主体结构的组装，随后在主体结构上依次铺设脱模布、透气毡和导流网，使用密封胶将上述工装整体密封，一端通过缓冲罐连接至真空泵，另一端口接至调配好的环氧树脂，打开真空泵阀门，待树脂完全浸润和固化后，取出模具，得到所制备的纤维增韧复合材料。2.根据权利要求1所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，表面处理后的玻璃纤维的制备具体包括：将玻璃纤维放置450℃～550℃的马弗炉中保温30‑90min，之后分散在丙酮或丁酮中，进行超声的表面清理，乙醇和去离子水分别洗涤，随之转移到烘箱中干燥并收集，得到表面处理后的玻璃纤维。3.根据权利要求2所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，随之转移到55℃～65℃烘箱中干燥并收集。4.根据权利要求1所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述的粘合剂为聚氧化乙烯；所述的抗静电剂为阳离子型抗静电剂。5.根据权利要求1所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述的金属粒子为Al、Cu、Ni、Fe或Ag。6.根据权利要求1所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的纳米片材为碳纳米管；所述的增韧功能的树脂为有机硅改性水性聚氨酯树脂；所述的MOFs金属有机框架为金属有机框架ZIF‑8。7.根据权利要求1所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述的烘干的条件为：送入50～70℃平板干燥机中，烘干20‑60min。8.根据权利要求1所述的多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述的纤维增强体为碳纤维；所述的主体结构中，底层增韧毡为1层，碳纤维基材为12～18层，表面增韧层为1层。2CN115816922A说明书1/10页一种多尺度界面增韧树脂基复合材料结构的制备方法技术领域