CN109130234B - 一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料结构制备技术领域，涉及一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法。该工艺方法的特征是，首先制备热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料，然后以热固性树脂预浸料作为模具贴合面的方式制备热塑性树脂/热固性树脂叠合复合材料结构，最后经热塑性树脂组分溶解以及织物结构的打磨处理获得最终的半层热固性树脂基复合材料结构。该工艺方法简单有效，可以借助热塑性树脂在单层织物增强体部分厚度区域内的体积占位，获得各种亚单层织物厚度且兼具良好表面的半层热固性树脂基复合材料结构，具有一定的工程参考价值。

Description

一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法
技术领域
本发明属于复合材料结构制备技术领域，涉及一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法。
背景技术
理论上，以半层(部分厚度)单层织物作为增强体所形成的热固性树脂基复合材料结构-半层热固性树脂基复合材料结构，兼具高树脂含量所赋予的良好表面与低厚度尺度结构所赋予的内部结构协调性，极具应用价值。
然而，现实中半层热固性树脂基复合材料结构形成却存在着技术问题。以现有技术，半层热固性树脂基复合材料结构形成途径无非有以下三种：(1)形成单层热固性树脂基复合材料结构，打磨至半层热固性基复合材料结构；(2)打磨单层织物至半层织物结构，形成半层热固性树脂基复合材料结构；(3)利用单层织物的部分厚度形成热固性树脂基复合材料结构，然后将未参与复合的剩余厚度织物打磨处理，获得半层热固性树脂基复合材料结构。
但是，对第(1)种途径而言，单层热固性基复合材料结构耐磨性高，必须采用高强度的打磨方式，然而其厚度尺度极低，非常容易在厚度方向受到打磨穿孔破坏；对第(2)种途径而言，织物材料不仅厚度尺度同样极低，而且织物材料的耐磨性还特别差，更容易在厚度方向打磨穿孔受损。对第(3)种途径而言，因热固性树脂基复合材料结构与织物的耐磨性存在着巨大差异，打磨环节便于实现，然而利用单层织物的部分厚度形成热固性树脂基复合材料结构却绝非易事。其原因是，纤维网状结构单层织物内所含互通互联空隙结构是黏流态的低分子量热固性树脂在单层织物内扩散的重要基础，也是热固性树脂基复合材料结构得以由单层织物与黏流态的低分子量热固性树脂两种单相体系最终形成均化复合结构的关键。利用单层织物的部分厚度形成热固性基复合材料结构实质上是贫树脂热固性树脂基复合材料结构制备，纤维网状结构单层织物由于互通互联空隙结构的存在，黏流态的低分子量热固性树脂将无法被锁定在单层织物部分厚度区域内，从而所获得的最终产物为低劣表面的单层热固性树脂基复合材料结构，而非具有良好表面的半层热固性树脂基复合材料结构。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题提出一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法。
半层热固性树脂基复合材料结构制备方法的具体步骤如下:
a.首先，以单层织物作为增强体,采用该单层织物的单面与热塑性树脂复合的方式，通过工艺控制，在单层织物的部分厚度区域内形成热塑性树脂预浸料；
b.然后，再将上述部分厚度区域已形成热塑性树脂预浸料的单层织物的另外一个单面，与热固性树脂进行复合，并通过工艺控制，在该单层织物未与热塑性树脂复合的厚度区域内形成热固性树脂预浸料，得到热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料；
c.其次，将热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料以热固性树脂预浸料作为模具贴合面的方式进行铺贴，并经固化制备得到热塑与热固叠合复合材料结构；
d.再次，采用溶剂溶解处理热塑与热固叠合复合材料结构中的热塑性组分，获得织物材料/热固性树脂基复合材料叠合复合材料结构；
e.最后，打磨处理上述织物材料/热固性树脂基复合材料叠合复合材料结构中的织物材料，得到最终的半层热固性树脂基复合材料结构。
所述的单层织物的材质为玻璃纤维或者碳纤维，结构形式是无纺布、平纹织物、斜纹织物或者缎纹织物。
所述的热塑性树脂为聚芳醚酮。
所述的热固性树脂是指双马树脂、环氧树脂、氰酸脂树脂或者聚酰亚胺树脂中的一种或多种。
所述的溶剂是指四氢呋喃或二氯甲烷。
本发明的优点与有益效果是，热塑性树脂不仅具有与低分子量热固性树脂同样的预浸料可加工性，而且具有固化交联的热固性树脂所不具有的可溶解性。一方面，借助热塑性树脂具有的与低分子量热固性树脂同样的预浸料可加工性，可与低分子量热固性树脂以及单层织物三者之间形成热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料，并利用热塑性树脂在纤维网状结构单层织物部分厚度区域中互通互联空隙结构存在有效将热固性树脂限制于特定区域内，从而形成了良好表面。另一方面，利用热塑性树脂可溶解性，可以将单层织物参与热塑性树脂复合的部分厚度织物材料还原，然后通过热固性基复合材料结构与织物的耐磨性差异实现打磨处理，并最终获得所需的半层热固性树脂基复合材料结构。除此之外，热塑性树脂、热固性树脂、单层织物以及溶剂的限定进一步保证了整个发明的实施效果。
附图说明
图1是半层热固性树脂基复合材料结构的制备流程示意图。
具体实施方式
半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法，见附图1，具体步骤如下：
a.首先，以单层织物作为增强体，采用该单层织物的单面与热塑性树脂复合的方式，通过工艺控制，在单层织物的部分厚度区域内形成热塑性树脂预浸料1，单层织物的材质为玻璃纤维或者碳纤维，结构形式是平纹织物、斜纹织物或者缎纹织物中的一种或多种，热塑性树脂为聚芳醚酮，该聚芳醚酮可以包括聚醚醚酮或者聚醚砜中的一种或多种。
b.然后，再将上述部分厚度区域已形成热塑性树脂预浸料的单层织物的另外一个单面，与热固性树脂进行复合，热固性树脂是指双马树脂、环氧树脂、氰酸脂树脂或者聚酰亚胺树脂中的一种或多种，并通过工艺控制，在该单层织物未与热塑性树脂复合的厚度区域形成热固性树脂预浸料2，得到热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料3；
c.其次，将热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料以热固性树脂预浸料2作为模具贴合面的方式进行铺贴，并经固化制备得到热塑与热固叠合复合材料结构4；
d.再次，采用溶剂溶解处理热塑与热固叠合复合材料结构中的热塑性组分，获得织物材料/热固性树脂基复合材料叠合复合材料结构5。
e.最后，打磨上述织物材料/热固性树脂基复合材料叠合复合材料结构5中的织物材料6，得到最终的半层热固性树脂基复合材料结构7。
实施例
半层EW100A/环氧树脂基复合材料结构制备
a.首先，以单层玻璃纤维平纹织物EW100A(单层压厚0.1mm)为增强体，采用该单层EW100A织物的单面与热塑性聚芳醚酮树脂复合的方式，通过工艺控制，在单层EW100A织物1/3名义厚度区域内形成热塑性聚芳醚酮树脂预浸料；
b.然后，仍采用单面复合的方式，通过工艺控制，在单层EW100A织物未与热塑性聚芳醚酮树脂复合的2/3名义厚度区域内形成环氧树脂预浸料，并得到热塑性聚芳醚酮树脂/环氧树脂叠合预浸料；
c.其次，采用上述热塑性聚芳醚酮树脂/环氧树脂叠合预浸料，并以环氧树脂预浸料作为模具贴合面进行单层铺贴，所铺贴的预浸料片材为2块，预浸料片材集合处采用了1mm搭接，固化得到热塑性聚芳醚酮树脂/环氧树脂叠合复合材料结构；
d.再次，待环氧树脂预浸料固化完毕，直接将获得的热塑性聚芳醚酮树脂/环氧树脂叠合复合材料结构置于四氢呋喃溶剂中，24h后取出晾干，得到玻璃纤维平纹织物材料/环氧树脂基复合材料叠合复合材料结构；
e.最后，采用喷砂方式打磨处理玻璃纤维平纹织物材料/环氧树脂基复合材料叠合复合材料结构中玻璃纤维平纹织物材料，并经清理后得到名义厚度约为1/3单层EW100A厚度的半层EW100A/环氧树脂基复合材料结构。

Claims (5)

1.一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法，具体步骤如下:a.首先，以单层织物作为增强体,采用该单层织物的单面与热塑性树脂复合的方式，通过工艺控制，在单层织物的部分厚度区域内形成热塑性树脂预浸料；b.然后，再将上述部分厚度区域已形成热塑性树脂预浸料的单层织物的另外一个单面，与热固性树脂进行复合，并通过工艺控制，在该单层织物未与热塑性树脂复合的厚度区域内形成热固性树脂预浸料，得到热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料；c.其次，将热塑性树脂/热固性树脂叠合预浸料以热固性树脂预浸料作为模具贴合面的方式进行铺贴，并经固化制备得到热塑与热固叠合复合材料结构；d.再次，采用溶剂溶解处理热塑与热固叠合复合材料结构中的热塑性组分，获得织物材料/热固性树脂基复合材料叠合复合材料结构；e.最后，打磨处理上述织物材料/热固性树脂基复合材料叠合复合材料结构中的织物材料，得到最终的半层热固性树脂基复合材料结构。
2.如权利要求1所述的一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法，其特征是，所述的单层织物的材质为玻璃纤维或者碳纤维，结构形式是平纹织物、斜纹织物或者缎纹织物。
3.如权利要求1所述的一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法，其特征是，所述的热塑性树脂为聚芳醚酮。
4.如权利要求1所述的一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法，其特征是，所述的热固性树脂是指双马树脂、环氧树脂、氰酸脂树脂或者聚酰亚胺树脂中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的一种半层热固性树脂基复合材料结构的制备方法，其特征是，所述的溶剂是指四氢呋喃或二氯甲烷。
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