[发明专利]碳纤维复合材料铝板增韧的制备方法

说明书

本发明提供一种碳纤维复合材料铝板增韧的制备方法，其包括：选取一定厚度的铝板进行表面处理；制备羟基化多壁碳纳米管并且配置偶联剂溶液来分散多壁碳纳米管；通过浸泡法使预浸料表面设置多壁碳纳米管，之后将铝板、环氧树脂以及预浸料堆叠预压；使用模具以及电磁感应加热设备来获得增韧的碳纤维复合材料铝板。本发明通过浸泡法，对复合材料的层间性能起到增韧的效果。通过硅烷水解液对多壁碳纳米管进行表面改性使之可以与预浸料中的树脂之间形成化学键联接并且提升碳纳米管的亲和力。将表面处理后的铝板加一层环氧树脂，提升铝板与碳纤维复合材料复合材料之间的抵抗裂纹扩展的能力。

技术领域

本发明涉及复合材料成形技术领域，尤其涉及一种碳纤维复合材料金属板尤其是碳纤维复合材料铝板增韧的制备方法。

背景技术

碳纤维复合材料复合材料铝板是一种以金属与碳纤维复合材料树脂基复合材料复合而来的层合板。该材料兼具了金属优良的韧性以及碳纤维复合材料复合材料高强度的优点。目前在航空航天，船舶以及交通军工等行业应用广泛。

现有技术中，这种纤维铝板中的碳纤维复合材料复合材料大多是以预浸料的形式呈现的，这就导致相邻的预浸料之间以及金属与复合材料之间在制备与应用的过程中分层现象严重。当纤维铝板在受到横向载荷比如冲击，弯曲、压痕等破坏时，最先发生的破坏就是分层破坏。当层板产生分层现象时，层板的性能就会下降。因此，纤维金属层合板的层间增韧是纤维铝板制备改进的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供能够一种碳纤维复合材料铝板增韧的制备方法，该方法通过在相邻预浸料之间添加多壁碳纳米管、在金属与预浸料之间添加多壁碳纳米管以及环氧树脂的界面插层方式提升纤维金属板的层间性能；通过将预浸料浸泡在溶液中，让预浸料表面能够分布均匀的碳纳米管，从而获得增韧的碳纤维复合材料铝板

为了实现本发明的上述目的，本发明提供一种碳纤维复合材料铝板增韧的制备方法，其包括以下步骤：

步骤1、选取预设厚度的铝板进行表面处理；

步骤2、制备羟基化多壁碳纳米管并且配置偶联剂溶液来分散多壁碳纳米管；

步骤3、通过浸泡法使预浸料表面设置多壁碳纳米管，然后将铝板、环氧树脂以及预浸料堆叠预压，使铝板、环氧树脂以及预浸料充分接触并压实；其中所述浸泡法包括：将预浸料裁剪成所需要的角度，之后用砂纸打磨从而使预浸料的表面形成小的沟壑；将处理完的预浸料放入到一个底面积大的容器中，然后进行进行单层平整铺放，并且对预浸料的四个角进行固定；随后将碳纳米管溶液倒入到容器中，待碳纳米管溶液漫过预浸料之后停止倒入；静置一段时间使碳纳米管溶液中碳纳米管呈均匀分布状态后，将容器放入到烘干箱中进行烘干以获得均匀分布碳纳米管的预浸料；

步骤4、使用模具以及电磁感应加热设备来获得增韧的碳纤维复合材料铝板，将模具放入到电磁感应加热炉中并实现电磁感应加热炉内的温度分阶段控制，所述温度分阶段控制包括以10℃/min升温速率的加热到80℃，并且保温10min，在此保温下环氧树脂变为粘态，在顶部压力的作用下排出空气并且使环氧树脂包覆碳纳米管；再以10℃/min升温速率加热到140℃，并保温20min，促使环氧树脂在此温度下变为结晶态，然后自然冷却从而获得增韧的碳纤维复合材料铝板。

在一个优选实施方式中，步骤1的所述铝板的表面处理步骤如下：

将铝板通过砂纸打磨，然后在铝板的一侧的表面上进行横向以及纵向划痕处理；

用丙酮对铝板表面进行去污；

将铝板浸入到由50g/L氢氧化钠和50g/L碳酸钠配制而成的混合液中，在50-60℃下脱脂1-2min；

用60℃的温水清洗铝片并干燥15min。

在一个优选实施方式中，步骤2所述多壁碳纳米管的制备步骤如下：