[发明专利]一种提高复合材料胶接性能的表面处理方法

说明书

本发明是一种提高复合材料胶接性能的表面处理方法，该方法首先在复合材料预成型体(2)的待胶接表面与可剥布(3)之间加入一层界面胶层(1)，封装、固化后，撕掉可剥布(3)，将界面胶层(1)上很薄的一层保留在复合材料制件(4)表面，形成薄胶层(5)，该薄胶层(5)即能够在复合材料制件(4)的待胶接表面体现出可剥布(3)所形成的粗糙形态、增大胶接面积，本身又具有与复合材料及复合材料胶接胶膜良好的相容性和反应活性，能够与复合材料制件(4)基体和胶接胶膜(6)均发生充分浸润并参与固化反应，从而在两者间形成化学键合的强界面结合。

技术领域

本发明是一种提高复合材料胶接性能的表面处理方法，属于复合材料胶接技术领域。

背景技术

复合材料的胶接性能对减轻复合材料构件结构重量、扩展复合材料的应用范围具有重要的意义。为提高复合材料胶接性能，通常需要在胶接前对复合材料进行表面处理。传统的表面处理方法是在复合材料零件成型固化后，对复合材料表面进行手工打磨、喷砂处理等，提高复合材料表面粗糙度、增加与胶膜的接粘接面积。但是，这种方法工艺稳定性差、污染严重，并且存在损伤纤维而造成零件报废的风险。

基于上述问题，近年来国内外工程人员选择采用可剥布去除法进行复合材料胶接前的表面处理。可剥布是一种用于复合材料表面处理的纤维织物层，主要材质为聚酯、聚酰胺或玻璃纤维。根据是否被树脂浸渍，分为干可剥布和湿可剥布两类。通常，在复合材料固化成型前将可剥布铺贴在复合材料预成型体表面，并在固化后撕去，通过将可剥布的纤维织物纹理留在复合材料表面，而达到提高其粗糙度和胶接强度的目的。此种方法工艺稳定可重复，并且能够减少操作工序，已成为目前广泛应用的一种表面处理方法。

然而，在实际研究和应用中发现，干可剥布倾向于在剥离后在粘合表面上留下残留的断裂纤维，并会带走部分复合材料基体树脂造成局部贫脂，导致复合材料胶接性能的下降。采用湿可剥布可以有效避免干可剥布的纤维残留及树脂损失问题，但需要对特定的复合材料和胶膜体系进行匹配性研究，如果湿可剥布中的胶液与基体树脂和胶膜不匹配，则会削弱界面结合强度，影响胶接质量。随着复合材料胶接件应用领域的不断拓宽，亟待开发优异的复合材料表面处理方法，以满足目前复合材料胶接质量和胶接效率的要求。

发明内容

本发明针对上述现有技术中存在的缺点而提供了一种提高复合材料胶接性能的表面处理方法，其目的是通过在复合材料和胶接胶膜间引入一个界面胶层，提高复合材料与胶膜间的界面结合，进而提高复合材料的胶接性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种提高复合材料胶接性能的表面处理方法，其特征在于：该方法首先在复合材料预成型体(2)的待胶接表面与可剥布(3)之间加入一层界面胶层(1)，封装、固化后，撕掉可剥布(3)，使界面胶层(1)在复合材料制件(4)待胶接的粗糙表面保留连续的薄胶层(5)，该薄胶层(5)的厚度为界面胶层(1)厚度的1～10％。

进一步，复合材料预浸料为中温固化环氧树脂预浸料、高温固化环氧树脂预浸料或双马来酰亚胺预浸料。

进一步，可剥布(3)为聚酯、聚酰胺或玻璃纤维织物，织物面积重量≥80g/m²，经纱密度范围为80-250D，纬纱密度范围为80-250D，经向断裂强力≥150磅，纬向断裂强力≥120磅。

进一步，界面胶层(1)包括基体树脂、固化剂和添加剂。界面胶层(1)的基体树脂与复合材料制件(4)和胶接胶膜(6)的基体树脂的类别相同，界面胶层(1)与复合材料制件(4)和胶接胶膜(6)均能够实现胶接、固化。界面胶层(1)的添加剂为增韧剂、促进剂、偶联剂、助剂及增强填料中的一种或一种以上的混合物。

进一步，界面胶层(1)首先铺帖在复合材料预成型体(2)的待胶接表面后再铺帖可剥布(3)，或界面胶层(1)与可剥布(3)结合后再铺帖在复合材料预成型体(2)的待胶接表面上。