[发明专利]碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料的制备方法。

背景技术

飞行器所载电子设备正沿着小型化，高效化，轻量化的方向发展，迫切需求一种轻质高强且导热性能优异的材料。树脂基复合材料特别是碳纤维等先进复合材料具有高比强度和比模量、抗疲劳、耐腐蚀等优异性能，广泛应用于航空航天、战略武器、工业生产等领域。普通碳纤维的导热性能不佳，沥青基和气相生长碳纤维虽具有很高的轴向热导率，但碳纤维导热性能的各向异性本质造成其径向热导率过低，直接影响层合板复合材料厚度方向导热性能的提高。与之矛盾的是，电子设备与散热装置的空间位置多为上下关系，厚度方向导热性能至关重要。当前，研究人员多以颗粒状导热填料(金属、陶瓷、碳材料等)改性树脂基体，从而提高碳纤维复合材料厚度方向导热性能。对此，导热填料在树脂基体中的高填充量分散一直限制着复合材料导热性能的提高，改性后复合材料厚度方向导热性能多低于5W/(m·K)。

发明内容

本发明的目的在于克服碳纤维复合材料厚度方向导热性能低的缺点，提供一种碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料的制备方法；本发明通过碳纤维/铜丝混合编织体的制备实现复合材料厚度方向导热性能的提高。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料，所述复合材料的增强体为碳纤维/铜丝编织体；编织采用的纱线包括碳纤维和铜丝合股后形成的纱线。

优选的，所述编织为经纬向编织或三维编织。

优选的，所述经纬向编织中，经纬向纱线均采用碳纤维和铜丝合股后形成的纱线，或经纬向纱线中的一种采用碳纤维和铜丝合股后形成的纱线，另一种采用碳纤维。

本发明还涉及一种上述的碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

A、以碳纤维和铜丝合股后形成的纱线作为编织用纱线，或是以碳纤维、碳纤维和铜丝合股后形成的纱线作为编织用纱线，编织形成碳纤维/铜丝编织体；

B、以所述碳纤维/铜丝编织体作为增强体，树脂刷涂或浸渍所述增强体后，固化成型制得所述碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料。

优选的，所述碳纤维选自M60、M55、M40、T800、T700中的一种。

优选的，所述铜丝的直径为0.05～0.3mm。当铜丝直径小于0.05mm时，铜丝强度不够，易在编织过程中发生脆断，且铜丝含量过低，导热性能提高不明显；当铜丝直径大于0.3mm时，铜丝柔性不足，无法进行编织，且铜丝用量过大影响材料密度控制。

优选的，所述铜丝选自紫铜丝、黄铜丝、磷铜丝、红铜丝中的一种。与金丝、银丝等金属丝相比，铜丝具有密度低，价格低廉且导热性能优良的特点。(金、银、铜的热导率分别为345(W/m·K)、450(W/m·K)、398(W/m·K)，密度分别为19.3g/cm³、10.5g/cm³、8.9g/cm³)

优选的，所述编织为经纬向编织或三维编织。

优选的，所述经纬向编织为平纹编织、缎纹编织或斜纹编织。

优选的，所述固化成型为模压成型、真空热压罐成型、树脂传递模塑成型或真空辅助树脂传递模塑成型。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、铜丝为各向同性导热体，热量可沿其直径方向快速传输；本发明将铜丝与碳纤维混合编织，实现了复合材料厚度方向导热性能的提高；进而得到低密度导热复合材料。

2、本发明的碳纤维/铜丝混合编织体增强树脂基复合材料具有良好的力学性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为碳纤维/铜丝混合编织体横截面图；

图2为碳纤维/铜丝混合编织体正视图，阴影部分为碳纤维，白色部分为铜丝；

图3为碳纤维/铜丝混合编织体的VARTM成型装置示意图；

其中，1为碳纤维，2为铜丝，3为树脂储存装置，4为第二阀门，5为密封胶条，6为吸胶毡，7为真空袋，8为脱模布，9为混编织物，10为硬质平板模具，11为导流介质，12为第一阀门，13为树脂回收装置，14为抽真空装置。

具体实施方式