[发明专利]一种夹层结构复合材料及其OOA制备方法

说明书

本发明提出一种夹层结构复合材料及其OOA制备方法，包括面板和芯层，面板由部分浸润预浸料采用OOA制备得到，部分浸润预浸料由含有纳米纤维的树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，部分浸润预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成；纳米纤维添加量不低于树脂基体质量的0.5％。本发明采用具有自粘接能力的预浸料制备夹芯材料时，更高的减重效率、节约材料成本，本发明复合材料面板与芯材间不需要添加结构胶膜或者提高预浸料的树脂含量，只需要采用正常树脂含量的预浸料，就可得到高粘接强度的夹层结构复合材料，可节省胶膜或者减少树脂用量，降低材料成本和进一步减轻产品重量。

技术领域

本发明涉及一种夹层结构复合材料及其OOA制备方法，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

树脂基复合材料比强度、比模量高的特点使其在航空航天上获得了广泛应用，随着复合材料用量和产品尺寸的逐渐增大，以传统热压罐和模压为主的成型工艺，其高昂的设备投资、昂贵的工艺成本和不利于一体化整体成型的缺点日益显露，无法满足高性能复合材料产品低成本制造、一体化整体成型的需求，阻碍了复合材料的进一步扩大应用。以VARI为代表的液态成型在低成本制造和一体化整体成型上具有较大的优势，但其制造的复合材料产品纤维体积含量低，性能较差，无法满足航空航天领域对高性能复合材料的需求。现有热熔法工艺制备的传统双面浸胶预浸料不适用非热压罐OOA工艺，在成型时气体无法顺利排出，造成复合材料中缺陷，孔隙率高达5％～20％，复合材料力学性能较差。

为解决以上问题，早期存在一种单面树脂胶膜的部分浸润预浸料，虽然其满足高性能复合材料的非热压罐OOA工艺，但由于其将干纤维留在预浸料表面，所以存在有干纤维的一面铺覆性较差，铺层时需要特别注意干纤维表面的位置，否则容易出错导致产品报废的问题。

以泡沫夹层和蜂窝夹层为代表的夹层结构复合材料具有轻质、高强、高刚度的特点，在航空航天翼面类产品上获得了广泛应用。夹层结构复合材料一般由上下表面的复合材料面板和中间的夹芯层组成，为保证复合材料面板与夹芯层的粘接强度，常见的处理形式之一是在复合材料面板与芯层间铺放一层胶膜，铺放胶膜的方式虽然可以保证面板与芯材的粘接强度，但会增加夹层结构的材料成本和结构重量。另一种提高面板与芯层粘接强度的方法，是提高与芯层接触的预浸料的树脂含量，利于预浸料表面多余的树脂对芯层进行粘接，这种方法也会增加夹层结构的材料成本和结构重量。以上两种方法在对结构重量要求严苛，低成本要求极高的领域，应用都受到限制，无法满足低成本制造和结构轻量化的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种自粘接、易于铺层、提高合格率、降低成本和轻质的夹层结构复合材料及其OOA制备方法。

本发明的技术解决方案：一种夹层结构复合材料，包括面板和芯层，所述的面板由部分浸润预浸料采用OOA制备得到，所述的部分浸润预浸料由含有纳米纤维的树脂基体和纤维采用热熔法工艺制备得到，部分浸润预浸料由上、下浸润层和中部的部分浸润层构成，中部的部分浸润层由不连续的非浸润纤维区域和浸润纤维区域构成；纳米纤维添加量不低于树脂基体质量的0.5％。

一种夹层结构复合材料制备方法，通过以下步骤实现：

第一步，制备部分浸润预浸料，

A1.1、准备含纳米纤维的预浸料用树脂基体和纤维，纳米纤维添加量不低于树脂基体质量的0.5％；

A1.2、采用步骤A1.1准备的含纳米纤维的树脂基体和纤维热熔法制备预浸料，预浸料浸润度为70～90％；

第二步，面板铺层；

第三步，夹层结构复合材料封装；

第四步，夹层结构复合材料预压实；

第五步，夹层结构复合材料预固化；

第六步，夹层结构复合材料固化。