CN109021847B - 一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料及其制备方法 - Google Patents

一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料及其制备方法，本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种弹性胶膜材料及其制备方法。本发明的目的是要解决目前复合材料裙与壳体的界面粘接不能精确控制胶层的厚度，胶层抗剪强度分散性较大，施胶工艺稳定性差和大面积整体胶接时易造成裙与壳体局部脱粘的问题。一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料由功能性弹性层和工艺层制备而成。方法：一、制备功能性弹性层；二、制备工艺层；三、热压复合，得到与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料。本发明可获得一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料。

Description

一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料及其制备 方法
技术领域
本发明属于胶粘剂技术领域，具体涉及一种弹性胶膜材料及其制备方法。
背景技术
复合材料正逐步取代金属材料，复合材料在航空航天领域获得了越来越广泛应用。高速飞行器发动机采用复合材料裙替代金属裙可有效减轻壳体的整体重量。但目前复合材料裙与壳体的界面粘接仍沿用原金属裙的成型工艺。在产品的生产过程中胶层厚度精度难以控制，胶层抗剪强度分散性较大，抗剪切强度在10MPa~25MPa之间波动，施胶工艺稳定性差；升温固化时胶层溶剂挥发易产生气泡缺陷；胶层与复合材料固化工艺窗口不匹配，在大面积整体胶接时易造成裙与壳体局部脱粘，严重影响裙体与壳体的粘接可靠性。
发明内容
本发明的目的是要解决目前复合材料裙与壳体的界面粘接不能精确控制胶层的厚度，胶层抗剪强度分散性较大，施胶工艺稳定性差和大面积整体胶接时易造成裙与壳体局部脱粘的问题，而提供一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料及其制备方法。
一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料由功能性弹性层和工艺层制备而成；所述的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的厚度为0.15mm~0.60mm；
所述的功能性弹性层的厚度为0.10mm~0.50mm；所述的功能性弹性层按重量份数由70份~100份环氧树脂、20份~40份热塑性树脂、50份~100份橡胶弹性体、5份~25份胺类固化剂和1份~8份促进剂经热压复合制备而成；
所述的工艺层的厚度为0.05mm~0.10 mm；所述的工艺层由80份~100份环氧树脂、30份~70份热塑性树脂、1份~20份橡胶弹性体、3份~18份胺类固化剂和1份~8份填料经热压复合制备而成。
一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备功能性弹性层：
①、按重量份数称取70份~100份环氧树脂、20份~40份热塑性树脂、50份~100份橡胶弹性体、5份~25份胺类固化剂和1份~8份促进剂；
②、将步骤一①中称取的70份~100份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至200℃~240℃，再在搅拌速度为50r/min~100r/min下向温度为200℃~240℃的反应釜中加入20份~40份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至190℃~200℃，再将反应釜在温度为190℃～200℃下保温30min~50min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤一②得到的均相共混树脂与50份~100份橡胶弹性体、5份~25份胺类固化剂和1份~8份促进剂混合均匀，得到胶料Ⅰ；
④、将步骤一③得到的胶料Ⅰ进行热压，得到功能性弹性层；
步骤一④中所述的功能性弹性层的厚度为0.10mm~0.50mm；
二、制备工艺层：
①、按重量份数称取80份~100份环氧树脂、30份~70份热塑性树脂、1份~20份橡胶弹性体、3份~18份胺类固化剂和1份~8份填料；
②、将步骤二①中称取的80份~100份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至200℃~240℃，再在搅拌速度为50r/min~100r/min下向温度为200℃~240℃的反应釜中加入30份~70份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至190℃~200℃，再将反应釜在温度为190℃~200℃下保温30min~50min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤二②得到的均相共混树脂与1份~20份橡胶弹性体、3份~18份胺类固化剂和1份~8份填料混合均匀，得到胶料Ⅱ；
④、将步骤二③得到的胶料Ⅱ进行热压，得到工艺层；
步骤二④中所述的功能性弹性层的厚度为0.05mm~0.10mm；
三、将步骤二④得到的功能性弹性层和步骤二④中得到的工艺层在压力为0.4MPa~0.6MPa和温度为70℃~90℃下进行热压复合，得到与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料；
步骤三中所述的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的厚度0.15mm~0.60mm。
本发明的原理及优点：
一、与单纯采用双酚A型环氧树脂作为主体树脂相比，本发明通过引入酚醛型环氧树脂，提高了胶膜材料的耐热性和耐湿热特性，引入脂环族环氧树脂和脂肪族环氧树脂提高了胶膜材料的加工性能，使本发明制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料具有良好的耐热性和工艺性能；
二、本发明采用的功能化的超支化聚硅氧烷结构中含有柔性的硅氧键，硅氧键具有较高的键能，因此在体系中添加功能化的超支化聚硅氧烷既可以提高体系的韧性，又可以提高耐热性能。功能化的超支化聚硅氧烷中的环氧官能团（或者氨基基团）可以通过共聚反应的形式键合到体系中，保证功能化的超支化聚硅氧烷与体系具有较好的相容性；热塑性树脂与环氧树脂均具有良好的相容性，其中聚砜可有效的提高胶膜的韧性，而采用耐温等级高的酚酞基聚芳醚砜、酚酞基聚芳醚酮和杂萘联苯聚芳醚腈酮以提高胶膜的耐温性；
功能化的超支化聚硅氧烷的化学结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；
三、本发明中使用的固体端环氧基丁腈橡胶的化学式为：
Figure 263481DEST_PATH_IMAGE002
；
本发明中采用固体端环氧基丁腈橡胶和聚氨酯弹性体以提高胶膜材料的断裂伸长率，采用的固体端环氧基丁腈橡胶和固体端羧基丁腈橡胶因环氧端基的存在可与胺类固化剂形成化学交联，从而可抵抗高温条件下分子链的滑移，提高力学系性能和耐热性，通过橡胶弹性体与热塑性树脂配合使用，使制得的胶膜材料具有较高的粘接性能的同时具有一定的弹性，形成一种硬弹性材料；
四、本发明中使用的含碳硼烷结构的二胺的化学结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
；本发明中选用双氰胺以提高胶膜材料的韧性，4,4’-二氨基二苯砜（DDS）以提高胶膜材料的耐温性能，选用含碳硼烷结构的二胺则因为其含有碳硼烷结构，可提高胶膜的抗氧化性能；
五、本发明创新性的采用双层膜的设计，将两种表面状态截然相反但固化相匹配的胶膜层（功能性弹性层和工艺层）复合在一起，制成一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料，该胶膜材料对环氧基复合材料具有优良的粘接性能；本发明制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的室温剪切强度≥15MPa，150℃剪切强度≥8MPa；具有较高的断裂伸长率，室温下≥20%，同时耐热性能良好，5%热失重温度约为349.5℃。通过拉伸性能测试（GB）可知，本发明制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的弹性模量为800MPa~1200MPa，恰好处于橡胶材料（弹性模量10~100MPa）和结构胶膜材料（弹性模量3000~5000MPa）之间，说明该胶膜材料在具有较高强度的同时又兼具橡胶的弹性特点；
六、本发明制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的施工工艺简单（其中弹性层具有良好的粘性，利于胶膜的铺贴；而工艺层表面为粘性且表面光滑，解决了裙体与壳体间的套装问题），可大面积铺贴；不仅成功解决了高速飞行器复合材料裙体（已固化）与壳体间的共胶接（粘接可靠性和生产工艺稳定性）问题，同时该弹性胶膜材料与传统的胶膜不同的是：弹性层在固化过程中最低粘度点粘度较高，能保持胶层厚度不发生变化，在其固化后形成弹性材料层，有效的解决了高速飞行器在高空飞行时复合材料裙体与壳体之间的高频震荡损伤和内应力疲劳问题，保证了高速飞行器的飞行稳定性。
本发明可获得一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料。
附图说明
图1为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的应力应变曲线；
图2为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的热失重曲线；
图3 为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的粘度-温度曲线。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料由功能性弹性层和工艺层制备而成；所述的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的厚度为0.15mm~0.60mm；
所述的功能性弹性层的厚度为0.10mm~0.50mm；所述的功能性弹性层按重量份数由70份~100份环氧树脂、20份~40份热塑性树脂、50份~100份橡胶弹性体、5份~25份胺类固化剂和1份~8份促进剂经热压复合制备而成；
所述的工艺层的厚度为0.05mm~0.10 mm；所述的工艺层由80份~100份环氧树脂、30份~70份热塑性树脂、1份~20份橡胶弹性体、3份~18份胺类固化剂和1份~8份填料经热压复合制备而成。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一的不同点是：所述的功能性弹性层按重量份数由80份~95份环氧树脂、25份~35份热塑性树脂、60份~85份橡胶弹性体、10份~20份胺类固化剂和3份~5份促进剂经热压复合制备而成；所述的工艺层由75份~90份环氧树脂、40份~65份热塑性树脂、5份~15份橡胶弹性体、6份~15份胺类固化剂和2份~6份填料经热压复合制备而成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二的不同点是：所述的环氧树脂由双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂组成；所述的环氧树脂中双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为(1~5):(1~4): (1~3):1。 其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三的不同点是：所述的双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-51、环氧树脂E-55或环氧树脂E-44；所述的脂环族环氧树脂为环氧树脂TDE-85、环氧树脂711或环氧树脂CY-183；所述的酚醛型环氧树脂为环氧树脂F-51、环氧树脂F-44或环氧树脂F-48；所述的脂肪族环氧树脂为环氧树脂UVR-6128、环氧树脂S-30或S-182。其它与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四的不同点是：所述的热塑性树脂为功能化的超支化聚硅氧烷、聚砜（PSF）、酚酞基聚芳醚酮（PEK-C）、酚酞基聚芳醚砜（PES-C）和杂萘联苯聚芳醚腈酮（PPENK）中的一种或其中几种的混合物。其它与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式五所述的功能化的超支化聚硅氧烷购买自哈尔滨工业大学；功能化的超支化聚硅氧烷的化学结构式为：
Figure 991003DEST_PATH_IMAGE004
。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五的不同点是：所述的橡胶弹性体为固体丁腈橡胶、固体端环氧基丁腈橡胶、聚氨酯弹性体和固体端羧基丁腈橡胶中的一种或几种组成。其它与具体实施方式一至五相同。
本实施方式所述的固体端环氧基丁腈橡胶的化学式为：
Figure 726878DEST_PATH_IMAGE002
。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六的不同点是：所述的胺类固化剂为双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜（DDS）和含碳硼烷结构的二胺中的一种或其中几种的混合物；所述的胺类固化剂为双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜（DDS）和含碳硼烷结构的二胺的混合物时，胺类固化剂中双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜（DDS）和含碳硼烷结构的二胺的质量比为(1~4):(1~3):1。 其它与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式七所述的含碳硼烷结构的二胺购买自成都正威新材料研发有限公司。含碳硼烷结构的二胺的化学结构式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE005
。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七的不同点是：所述的促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、邻羟基苯甲酸、2,2-（4,4’-二羟基二苯基）丙烷和硫脲类促进剂中的一种或其中几种的混合物；所述的硫脲类促进剂为N-(3,4-二氯苯基)-N,N'-二甲基脲、1,1-二甲基-3-苯基脲和N,N''-（甲基-1,3-亚苯基）双（N',N'-二甲基）脲中的一种或其中几种的混合物；所述的填料为白炭黑、纳米级钛白粉、铝粉、石棉粉和碳纳米管中的一种或其中几种的混合物。其它与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式八所述的2,2-（4,4’-二羟基二苯基）丙烷购买自上海麦克林生化科技有限公司；N-(3,4-二氯苯基)-N,N'-二甲基脲购买自山东西亚化学工业有限公司；1,1-二甲基-3-苯基脲购买自南京三舒生物科技有限公司；N,N''-（甲基-1,3-亚苯基）双（N',N'-二甲基）脲购买自上海江格化工有限公司。
具体实施方式九：本实施方式是一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备功能性弹性层：
①、按重量份数称取70份~100份环氧树脂、20份~40份热塑性树脂、50份~100份橡胶弹性体、5份~25份胺类固化剂和1份~8份促进剂；
②、将步骤一①中称取的70份~100份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至200℃~240℃，再在搅拌速度为50r/min~100r/min下向温度为200℃~240℃的反应釜中加入20份~40份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至190℃~200℃，再将反应釜在温度为190℃～200℃下保温30min~50min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤一②得到的均相共混树脂与50份~100份橡胶弹性体、5份~25份胺类固化剂和1份~8份促进剂混合均匀，得到胶料Ⅰ；
④、将步骤一③得到的胶料Ⅰ进行热压，得到功能性弹性层；
步骤一④中所述的功能性弹性层的厚度为0.10mm~0.50mm；
二、制备工艺层：
①、按重量份数称取80份~100份环氧树脂、30份~70份热塑性树脂、1份~20份橡胶弹性体、3份~18份胺类固化剂和1份~8份填料；
②、将步骤二①中称取的80份~100份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至200℃~240℃，再在搅拌速度为50r/min~100r/min下向温度为200℃~240℃的反应釜中加入30份~70份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至190℃~200℃，再将反应釜在温度为190℃~200℃下保温30min~50min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤二②得到的均相共混树脂与1份~20份橡胶弹性体、3份~18份胺类固化剂和1份~8份填料混合均匀，得到胶料Ⅱ；
④、将步骤二③得到的胶料Ⅱ进行热压，得到工艺层；
步骤二④中所述的功能性弹性层的厚度为0.05mm~0.10mm；
三、将步骤二④得到的功能性弹性层和步骤二④中得到的工艺层在压力为0.4MPa~0.6MPa和温度为70℃~90℃下进行热压复合，得到与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料；
步骤三中所述的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的厚度0.15mm~0.60mm。
本实施方式的原理及优点：
一、与单纯采用双酚A型环氧树脂作为主体树脂相比，本实施方式通过引入酚醛型环氧树脂，提高了胶膜材料的耐热性和耐湿热特性，引入脂环族环氧树脂和脂肪族环氧树脂提高了胶膜材料的加工性能，使本实施方式制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料具有良好的耐热性和工艺性能；
二、本实施方式采用的功能化的超支化聚硅氧烷结构中含有柔性的硅氧键，硅氧键具有较高的键能，因此在体系中添加功能化的超支化聚硅氧烷既可以提高体系的韧性，又可以提高耐热性能。功能化的超支化聚硅氧烷中的环氧官能团（或者氨基基团）可以通过共聚反应的形式键合到体系中，保证功能化的超支化聚硅氧烷与体系具有较好的相容性；热塑性树脂与环氧树脂均具有良好的相容性，其中聚砜可有效的提高胶膜的韧性，而采用耐温等级高的酚酞基聚芳醚砜、酚酞基聚芳醚酮和杂萘联苯聚芳醚腈酮以提高胶膜的耐温性；
功能化的超支化聚硅氧烷的化学结构式为：
Figure 706204DEST_PATH_IMAGE001
；
三、本实施方式中使用的固体端环氧基丁腈橡胶的化学式为：
Figure 25016DEST_PATH_IMAGE002
；
本实施方式中采用固体端环氧基丁腈橡胶和聚氨酯弹性体以提高胶膜材料的断裂伸长率，采用的固体端环氧基丁腈橡胶和固体端羧基丁腈橡胶因环氧端基的存在可与胺类固化剂形成化学交联，从而可抵抗高温条件下分子链的滑移，提高力学系性能和耐热性，通过橡胶弹性体与热塑性树脂配合使用，使制得的胶膜材料具有较高的粘接性能的同时具有一定的弹性，形成一种硬弹性材料；
四、本实施方式中使用的含碳硼烷结构的二胺的化学结构式为：
Figure 159325DEST_PATH_IMAGE003
;本实施方式中选用双氰胺以提高胶膜材料的韧性，4,4’-二氨基二苯砜（DDS）以提高胶膜材料的耐温性能，选用含碳硼烷结构的二胺则因为其含有碳硼烷结构，可提高胶膜的抗氧化性能；
五、本实施方式创新性的采用双层膜的设计，将两种表面状态截然相反但固化相匹配的胶膜层（功能性弹性层和工艺层）复合在一起，制成一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料，该胶膜材料对环氧基复合材料具有优良的粘接性能；本实施方式制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的室温剪切强度≥15MPa，150℃剪切强度≥8MPa；具有较高的断裂伸长率，室温下≥20%，同时耐热性能良好，5%热失重温度约为349.5℃。通过拉伸性能测试（GB）可知，本实施方式制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的弹性模量为800MPa~1200MPa，恰好处于橡胶材料（弹性模量10~100MPa）和结构胶膜材料（弹性模量3000~5000MPa）之间，说明该胶膜材料在具有较高强度的同时又兼具橡胶的弹性特点；
六、本实施方式制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的施工工艺简单（其中弹性层具有良好的粘性，利于胶膜的铺贴；而工艺层表面为粘性且表面光滑，解决了裙体与壳体间的套装问题），可大面积铺贴，不仅成功解决了高速飞行器复合材料裙体（已固化）与壳体间的共胶接（粘接可靠性和生产工艺稳定性）问题，同时该弹性胶膜材料与传统的胶膜不同的是：弹性层在固化过程中最低粘度点粘度较高，能保持胶层厚度不发生变化，在其固化后形成弹性材料层，有效的解决了高速飞行器在高空飞行时复合材料裙体与壳体之间的高频震荡损伤和内应力疲劳问题，保证了高速飞行器的飞行稳定性。
本实施方式可获得一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九的不同点是：步骤一④中所述的热压的温度为60℃~80℃；步骤二④中所述的热压温度为90℃~110℃。其它与具体实施方式九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的制备方法，是按以下步骤完成的：
一、制备功能性弹性层：
①、按重量份数称取85份环氧树脂、30份热塑性树脂、70份橡胶弹性体、15份胺类固化剂和5份促进剂；
步骤一①中所述的环氧树脂由双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂组成；所述的环氧树脂中双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为4:2:1:1；所述的双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-44；所述的脂环族环氧树脂为环氧树脂CY-183；所述的酚醛型环氧树脂为环氧树脂F-51；所述的脂肪族环氧树脂为环氧树脂UVR-6128；
步骤一①中所述的热塑性树脂为酚酞基聚芳醚酮（PEK-C）、杂萘联苯聚芳醚腈酮（PPENK）和功能化的超支化聚硅氧烷组成；所述的酚酞基聚芳醚酮（PEK-C）、杂萘联苯聚芳醚腈酮（PPENK）和功能化的超支化聚硅氧烷的质量比为3:1.5:1；
步骤一①中所述的橡胶弹性体为固体端环氧基丁腈橡胶；
步骤一①中所述的胺类固化剂由双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜（DDS）和含碳硼烷结构的二胺组成；所述的胺类固化剂中双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜（DDS）和含碳硼烷结构的二胺的质量比为2:2:1；
步骤一①中所述的促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、2,2-（4,4’-二羟基二苯基）丙烷和N-(3,4-二氯苯基)-N,N'-二甲基脲的混合物；所述的2-乙基-4-甲基咪唑、2,2-（4,4’-二羟基二苯基）丙烷和N-(3,4-二氯苯基)-N,N'-二甲基脲的质量比为1:1:1；
②、将步骤一①中称取的85份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至240℃，再在搅拌速度为80r/min下向温度为240℃的反应釜中加入30份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至200℃，再将反应釜在温度为200℃下保温30min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤一②得到的均相共混树脂与70份橡胶弹性体、15份胺类固化剂和5份促进剂混合均匀，得到胶料Ⅰ；
④、将步骤一③得到的胶料Ⅰ进行热压，得到功能性弹性层；
步骤一④中所述的热压的温度为70℃；
步骤一④中所述的功能性弹性层的厚度为0.42mm；
二、制备工艺层：
①、按重量份数称取90份环氧树脂、50份热塑性树脂、10份橡胶弹性体、10份胺类固化剂和3份填料；
步骤二①中所述的环氧树脂由双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂组成；所述的环氧树脂中双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为3:1:2:1；所述的双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-51；所述的脂环族环氧树脂为环氧树脂TDE-85；所述的酚醛型环氧树脂为环氧树脂F-44；所述的脂肪族环氧树脂为环氧树脂S-30；
步骤二①中所述的热塑性树脂为聚砜（PSF）和杂萘联苯聚芳醚腈酮（PPENK）的混合物；所述的热塑性树脂为聚砜（PSF）和杂萘联苯聚芳醚腈酮（PPENK）的质量比为5:1；
步骤二①中所述的橡胶弹性体为固体丁腈橡胶和固体端羧基丁腈橡胶的混合物；所述的橡胶弹性体为固体丁腈橡胶和固体端羧基丁腈橡胶的质量比为1:3；
步骤二①中所述的胺类固化剂由双氰胺和4,4’-二氨基二苯砜（DDS）组成；所述的胺类固化剂中双氰胺和4,4’-二氨基二苯砜（DDS）的质量比为3:1；
步骤二①中所述的填料为白炭黑、纳米级钛白粉和铝粉的混合物；所述的白炭黑、纳米级钛白粉和铝粉的质量比为1:2:4；所述的纳米级钛白粉的粒径为20～50nm；
②、将步骤二①中称取的90份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至220℃，再在搅拌速度为70r/min下向温度为220℃的反应釜中加入50份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至190℃，再将反应釜在温度为190℃下保温30min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤二②得到的均相共混树脂与10份橡胶弹性体、10份胺类固化剂和3份填料混合均匀，得到胶料Ⅱ；
④、将步骤二③得到的胶料Ⅱ进行热压，得到工艺层；
步骤二④中所述的热压温度为100℃；
步骤二④中所述的功能性弹性层的厚度为0.08mm；
三、将步骤二④得到的功能性弹性层和步骤二④中得到的工艺层在压力为0.5MPa和温度为80℃下进行热压复合，得到与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料；
步骤三中所述的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的厚度为0.50mm。
图1为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的应力应变曲线。
图2为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的热失重曲线。
从图2可知，实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料5%热失重温度约为349.5℃。
图3 为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的粘度-温度曲线。
对实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的剪切强度和断裂伸长率进行测试，测试结果如表1所示。表1为实施例一制备的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的稳定性.
表1
Figure DEST_PATH_IMAGE007A

Claims (1)

1.一种与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的制备方法，其特征在于该方法是按以下步骤完成的：
一、制备功能性弹性层：
①、按重量份数称取85份环氧树脂、30份热塑性树脂、70份橡胶弹性体、15份胺类固化剂和5份促进剂；
步骤一①中所述的环氧树脂由双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂组成；所述的环氧树脂中双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为4:2:1:1；所述的双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-44；所述的脂环族环氧树脂为环氧树脂CY-183；所述的酚醛型环氧树脂为环氧树脂F-51；所述的脂肪族环氧树脂为环氧树脂UVR-6128；
步骤一①中所述的热塑性树脂为酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)、杂萘联苯聚芳醚腈酮(PPENK)和功能化的超支化聚硅氧烷组成；所述的酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)、杂萘联苯聚芳醚腈酮(PPENK)和功能化的超支化聚硅氧烷的质量比为3:1.5:1；
步骤一①中所述的橡胶弹性体为固体端环氧基丁腈橡胶；
步骤一①中所述的胺类固化剂由双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和含碳硼烷结构的二胺组成；所述的胺类固化剂中双氰胺、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和含碳硼烷结构的二胺的质量比为2:2:1；
步骤一①中所述的促进剂为2-乙基-4-甲基咪唑、2,2-(4,4’-二羟基二苯基)丙烷和N-(3,4-二氯苯基)-N,N'-二甲基脲的混合物；所述的2-乙基-4-甲基咪唑、2,2-(4,4’-二羟基二苯基)丙烷和N-(3,4-二氯苯基)-N,N'-二甲基脲的质量比为1:1:1；
②、将步骤一①中称取的85份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至240℃，再在搅拌速度为80r/min下向温度为240℃的反应釜中加入30份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至200℃，再将反应釜在温度为200℃下保温30min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤一②得到的均相共混树脂与70份橡胶弹性体、15份胺类固化剂和5份促进剂混合均匀，得到胶料Ⅰ；
④、将步骤一③得到的胶料Ⅰ进行热压，得到功能性弹性层；
步骤一④中所述的热压的温度为70℃；
步骤一④中所述的功能性弹性层的厚度为0.42mm；
二、制备工艺层：
①、按重量份数称取90份环氧树脂、50份热塑性树脂、10份橡胶弹性体、10份胺类固化剂和3份填料；
步骤二①中所述的环氧树脂由双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂组成；所述的环氧树脂中双酚A型环氧树脂、脂环族环氧树脂、酚醛型环氧树脂和脂肪族环氧树脂的质量比为3:1:2:1；所述的双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-51；所述的脂环族环氧树脂为环氧树脂TDE-85；所述的酚醛型环氧树脂为环氧树脂F-44；所述的脂肪族环氧树脂为环氧树脂S-30；
步骤二①中所述的热塑性树脂为聚砜(PSF)和杂萘联苯聚芳醚腈酮(PPENK)的混合物；所述的热塑性树脂为聚砜(PSF)和杂萘联苯聚芳醚腈酮(PPENK)的质量比为5:1；
步骤二①中所述的橡胶弹性体为固体丁腈橡胶和固体端羧基丁腈橡胶的混合物；所述的橡胶弹性体为固体丁腈橡胶和固体端羧基丁腈橡胶的质量比为1:3；
步骤二①中所述的胺类固化剂由双氰胺和4,4’-二氨基二苯砜(DDS)组成；所述的胺类固化剂中双氰胺和4,4’-二氨基二苯砜(DDS)的质量比为3:1；
步骤二①中所述的填料为白炭黑、纳米级钛白粉和铝粉的混合物；所述的白炭黑、纳米级钛白粉和铝粉的质量比为1:2:4；所述的纳米级钛白粉的粒径为20～50nm；
②、将步骤二①中称取的90份环氧树脂加入到反应釜中，再将反应釜加热至220℃，再在搅拌速度为70r/min下向温度为220℃的反应釜中加入50份热塑性树脂，再将反应釜的温度降温至190℃，再将反应釜在温度为190℃下保温30min，得到均相共混树脂；
③、采用机械共混法将步骤二②得到的均相共混树脂与10份橡胶弹性体、10份胺类固化剂和3份填料混合均匀，得到胶料Ⅱ；
④、将步骤二③得到的胶料Ⅱ进行热压，得到工艺层；
步骤二④中所述的热压温度为100℃；
步骤二④中所述的工艺层的厚度为0.08mm；
三、将步骤一 ④得到的功能性弹性层和步骤二④中得到的工艺层在压力为0.5MPa和温度为80℃下进行热压复合，得到与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料；
步骤三中所述的与环氧基碳纤维复合材料共固化弹性胶膜材料的厚度为0.50mm。
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