[发明专利]一种表面防护型导电复合材料及其制备方法

说明书

本发明是一种表面防护型导电复合材料及其制备方法，该复合材料由树脂基复合材料、胶粘层、导电层、增强层、防护层经复合模压而成。胶粘层为无机或有机胶粘剂；导电层为纯导电金属网或者高分子树脂导电胶膜或者高分子树脂绝缘胶膜/导电金属网复合胶膜或者高分子树脂导电胶膜/导电金属网复合胶膜；增强层为织物；防护层为橡胶材料。制备前首先将预浸料、胶粘层、导电层、增强层、防护层按照复合材料制件的形状、尺寸逐层裁切，然后将导电层与树脂基复合材料进行一体化固化成型，接着将树脂基复合材料与胶粘层、增强层、防护层制作成坯料，最后模压成型。

技术领域

本发明是一种表面防护型导电复合材料及其制备方法，属于导电复合材料技术领域。

背景技术

纤维增强树脂基复合材料具有可设计性强、比强度高、耐腐蚀、结构尺寸稳定性好、抗疲劳断裂性能好等特点，广泛应用于航空和航天领域，已迅速发展成为飞机等航空器的重要结构材料，其用量已成为飞机先进性的重要标志之一。但是，相比于传统的金属材料，虽然复合材料中的碳纤维具有较好的导电性，但绝缘性树脂阻隔了导电通路；当飞机遭到雷击时，雷电电流难以通过材料表面导出而生成大量的热量，结果对复合材料产生烧蚀作用，大大降低其强度和刚度，从而对飞机结构的安全性和经济性带来了极大挑战。

目前改善复合材料雷击保护以及电磁屏蔽应用效果，已通过不同的方法来增强复合结构的导电性。此类方法包括整体或分段式的避雷针、电弧喷涂或火焰喷涂金属、金属丝网状物、实体箔/扩展箔、穿孔箔包覆、表面喷涂含导电粒子的导电漆等。如波音787飞机复合材料机身结构的防雷击措施是在复合材料机身制造过程中加入金属网，将雷击电流引走。但是，高密度的金属材料直接暴露于环境中易发生腐蚀，使得与复合材料之间的表面容易出现间隙，当雷击电流经过时产生电弧和火花，严重时甚至可能引燃结构中的油箱造成飞机爆炸；因此需要对导电金属材料进行表面防护。此外，网箔包覆型复合材料在服役过程中可能因冰雹、飞机跑道上飞起的碎石、或维修人员不慎跌落的工具及粗暴踩踏等而发生破坏，结果破坏了金属网中电路的连续性，甚至内部的复合材料也可能发生损伤，从而影响服役性能。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种表面防护型导电复合材料及其制备方法，其目的是提高导电复合材料的密封防护和抗损伤性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明技术方案提出了一种表面防护型导电复合材料，其特征在于：该复合材料的基材(1)是纤维增强树脂基复合材料，在基材(1)的表面依次制备导电层(2)、胶粘层(3)与防护层(5)，其中：

所述的导电层(2)为纯导电金属网、高分子树脂导电胶膜、高分子树脂绝缘胶膜/导电金属网复合胶膜或高分子树脂导电胶膜/导电金属网复合胶膜；

所述的胶粘层(3)为无机或有机胶粘剂，该胶粘剂应可与橡胶同步固化，且可以与高分子树脂、橡胶、织物产生良好的粘接效果，以180°剥离强度为例，该剥离强度大于0.1kN/m；

所述的防护层(5)为天然橡胶、合成橡胶或天然橡胶与合成橡胶的并用胶。

进一步，在胶粘层(3)与防护层(5)之间或在防护层(5)上面加入增强层(4)，增强层(4)为涤纶织物、芳纶织物、锦纶织物、聚酯织物、玻璃布、棉布或碳纤维布的一种或者几种；

最外层如果是防护层(5)，在其之上再铺贴增强层(4)或交替铺贴增强层(4)、防护层(5)，最外层如果是增强层(4)的，在其之上再铺贴防护层(5)或交替铺贴防护层(5)、增强层(4)；

所述纤维增强树脂基复合材料所用增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、玄武岩纤维、氧化铝纤维或碳化硅纤维中的一种或几种，增强纤维的结构形式为织物或者单向带。

所述纤维增强树脂基复合材料所用的基体树脂为热塑性树脂或热固性树脂，其中：