[发明专利]一种树脂基碳纤维复合材料加强层板及其制备方法

说明书

本发明提供一种树脂基碳纤维复合材料加强层板及其制备方法，属于轻量化复合材料成形领域。该加强层板的制备方法包括：选取厚度为0.01～0.04mm的钢箔，用氢氧化钠溶液、过氧化氢与氨水混合溶液对钢箔依次进行恒温洗涤后放入硅烷改性液中进行浸泡；将树脂基碳纤维复合材料与改性处理后的钢箔进行交替铺层形成层板，再将层板置于热压设备中进行加热固化处理。该方法通过在树脂基碳纤维复合材料的铺层之间添加表面改性后的钢箔，使钢箔能够嵌入相邻碳纤维复合材料间树脂的内部形成较强的相互作用力，从而增大树脂基碳纤维复合材料垂直纤维方向的作用强度，并提高树脂基碳纤维复合材料相邻层之间的连接性能。

技术领域

本发明涉及轻量化复合材料成形领域，尤其涉及一种树脂基碳纤维复合材料加强层板及其制备方法。

背景技术

树脂基碳纤维复合材料是一种以树脂为基体、碳纤维为增强相的复合材料。该材料具有耐高温、耐辐射、高强度以及抗化学腐蚀等特性,目前在航空航天、船舶以及交通军工等行业应用广泛。碳纤维复合材料具有较高强度的模量和强度，但是这是纤维提供的属性，而垂直纤维的方向是由基体树脂提供的，相比于纤维的优良属性，树脂的性能是该材料的一大短处。尽管通过采用不同方向铺层的方式去改善这种情况，但是材料性能的下限还是取决于树脂的性能。

在实际应用中，分层失效是树脂基复合材料的常见的问题。一般相邻的预浸料之间通过树脂之间的粘结连接。当受到外力的作用时，层间很容易产生分层失效并降低层板的结合强度。因此，树脂基复合材料相邻层间的界面问题也是制约该复合材料发展的一大因素。

发明内容

本发明的目的在于提供能够一种树脂基碳纤维复合材料加强层板及其制备方法，该方法通过在树脂基碳纤维复合材料的铺层之间添加表面改性后的钢箔，使钢箔能够嵌入相邻碳纤维复合材料间的树脂的内部形成较强的相互作用力，从而增大树脂基碳纤维复合材料垂直方向的作用强度，并提高树脂基碳纤维复合材料相邻层之间的连接性能。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种树脂基碳纤维复合材料加强层板的制备方法，其包括：

选取厚度为0.01～0.04mm的极薄钢箔，用氢氧化钠溶液、过氧化氢与氨水混合溶液依次恒温洗涤后放入硅烷改性液中浸泡5min，所述硅烷改性液是通过将硅烷偶联剂加入pH值为4～5的乙醇溶液中形成的；

将树脂基碳纤维复合材料与改性处理后的所述钢箔进行交替铺层形成层板，所述层板中的每层所述钢箔均被相邻的所述树脂基碳纤维复合材料完全覆盖，再将所述层板置于热压设备中进行加热固化处理。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述加热固化处理过程中，所述热压设备的施加压力区间为0.65～0.75MPa，所述热压设备的加热程序为：

以1～3℃/min的加热速率从室温加热至80～90℃，保温25～35min；

以相同的加热速率升温至115～125℃，保温55～65min后；

再以相同的加热速率升温至145～155℃，保温55～65min，之后冷却至室温。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，对所述钢箔进行洗涤的步骤包括：

将表面洁净的所述钢箔置于90～110g/L的氢氧化钠溶液中洗涤25～35min后用水清洗并干燥，再将所述钢箔置于氨水混合溶液中洗涤25～35min，所述氨水混合溶液为氨水、过氧化氢与水按照体积比1:1:18～22混合而成，整个洗涤的过程使溶液温度保持在85℃左右。

进一步地，所述硅烷改性液中所述乙醇溶液中的乙醇、去离子水以及所述硅烷偶联剂的体积比为90:5:1。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述硅烷偶联剂主要成分为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。