一種提高平面織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種提高復合材料層間強度的方法，特別是提高平面織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法。
【背景技術】
[0002]纖維單向或二維織物增強樹脂基復合材料具有比強度大、比剛度大、可設計性強、抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點，已在很多領域替代了傳統應用的金屬材料，然而，其層間強度低和抗分層、抗沖擊能力弱等缺點，限制了其進一步的廣泛應用。有的科研人員通過樹脂基體增韌來改善層間性能，將橡膠、熱塑性樹脂等彈性體作為增塑劑加入到樹脂基體中，這種方法的缺點是在增韌的同時，導致復合材料模量和耐濕熱性下降，而且樹脂基體韌性的大幅度提高不能有效轉移到復合材料本身；還有的科研人員利用縫合工藝對預成形件在層合板厚度方向通過縫合技術引入高拉伸強度的縫合線，如碳纖維、玻璃纖維等，將各個鋪層聯為一個整體，但這種方法的缺點是，縫合雖然提高了復合材料厚度方向的性能，但也引起了面內纖維的損傷，降低了復合材料的面內性能。

【發(fā)明內容】

[0003]I )選擇合適的纖維粉體增強材料，將其與樹脂基體按比例均勻混合，制成懸浮液；
2)將平面織物增強樹脂基復合材料固定放置，其下方至少部分懸空；
3)在平面織物增強樹脂基復合材料懸空部位的上方設置盛放裝置，將步驟I)中制備的懸浮液倒入其中；
4)借助壓力施加裝置，使盛放裝置中的懸浮液沿平面織物增強樹脂基復合材料厚度方向滲透；
5)懸浮液從平面織物增強樹脂基復合材料下方滲出速度基本恒定后，停止施加壓力；
6)重復以上操作，直至平面織物增強樹脂基復合材料按照要求全部浸潤為止；
7)固化樹脂。
[0004]本發(fā)明涉及的提高平面織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法，其特征在于:所述纖維粉體增強材料，包括碳納米管及其它納米尺度直徑的纖維、玻璃纖維和碳纖維及其它微米尺度直徑的纖維。
[0005]本發(fā)明涉及的提高平面織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法，其特征在于:所述壓力施加裝置為壓力泵，所述盛放裝置為上下開口的圓筒，其下方開口與平面織物增強樹脂基復合材料的上表面貼合，壓力泵的出口管通過上方開口伸入圓筒中，圓筒上端開口密封。
[0006]本發(fā)明涉及的提高平面織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法，其特征在于:所述壓力施加裝置為真空泵以及真空袋，真空袋位于平面織物增強樹脂基復合材料下方，并與其氣密性連接，真空泵借助膠管與真空袋氣密性連接；所述盛放裝置為上下開口的圓筒，其下方開口與平面織物增強樹脂基復合材料的上表面貼合。
[0007]本發(fā)明涉及的提高織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法，其特征在于:所述壓力施加裝置為真空泵，以及位于平面織物增強樹脂基復合材料下方、并與其氣密性連接的真空袋，真空泵借助膠管與真空袋氣密性連接；所述盛放裝置為位于平面織物增強樹脂基復合材料上方、并與其氣密性連接的真空袋和上下開口的圓筒，圓筒位于平面織物增強樹脂基復合材料上方，并間隔一段距離，其下端伸入平面織物增強樹脂基復合材料上方的真空袋內，并與其氣密性連接。
[0008]本發(fā)明涉及的提高平面織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法，其特征在于:在平面織物增強樹脂基復合材料下方設置接收容器，用于回收從平面織物增強樹脂基復合材料下方滲出的懸浮液。
[0009]本發(fā)明涉及的提高織物增強樹脂基復合材料層間強度的方法，利用纖維在流體中拉直并沿流體流動方向取向的原理，借助外部壓力，使纖維粉體增強材料與樹脂基體的懸浮液沿平面織物增強樹脂基復合材料的厚度方向流動，最終樹脂固化后，該大長徑比的纖維沿著平面織物增強樹脂基復合材料的厚度方向取向并分布，從而極大提高了平面織物增強樹脂基復合材料的層間強度。另外，本發(fā)明還具有操作簡單、易于實現的優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]圖1給出的是本發(fā)明實施例一裝置結構示意圖；
圖2給出的是本發(fā)明實施例二裝置結構示意圖；
圖3給出的是本發(fā)明實施例三裝置結構示意圖。
[0011 ] 其中，1-工作臺，2-平面織物增強樹脂基復合材料，3-夾緊裝置，4-圓筒，5-接收容器，6-真空袋。
【具體實施方式】
[0012]下面借助具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述，但不作為對技術方案的限制。
[0013]實施例一
在盛有500gTDE-85環(huán)氧樹脂、分散劑和固化劑體系的溶液容器中，邊攪拌邊加入3g直徑5~15nm，長30~150 μπι的單壁碳納米管，之后將其在室溫下超聲分散30分鐘。
[0014]工作臺1，由矩形平板臺面和四條腿組成，其平板臺面的中間位置開有長800mm、寬500mm的方形洞。
[0015]平面織物增強樹脂基復合材料2，其由五層玻璃纖維布疊加組成。
[0016]圓筒4，上下開口，內徑100mm。
[0017]如圖1所示，將工作臺I放置在合適位置，然后將平面織物增強樹脂基復合材料2鋪放在其平板臺面上，并借助夾緊裝置3將其固定，圓筒4放置于工作臺I方形洞內的平面織物增強樹脂基復合材料2上表面，接收容器5放置于圓筒4及平面織物增強樹脂基復合材料2正下方。在圓筒4的側上方放置盛單壁碳納米管和環(huán)氧樹脂溶液的容器，在該容器靠近底壁的側壁上設置開口，圓管的一端與該開口連接，另一端從頂部伸入圓筒4內，圓管上設置閥門；在工作臺I的旁邊設置壓力泵，壓力泵的出口管同樣從頂部伸入圓筒4內。將圓筒4頂部密封。
[0018]打開圓管上的閥門，讓超聲分散過的單壁碳納米管與TDE-85環(huán)氧樹脂的懸浮液流入圓筒4中，然后啟動壓力泵，向圓筒4內施加0.2GPa的壓力，其中的懸浮液在壓力作用下滲透進入下方的平面織物增強樹脂基復合材料2中。
[0019]持續(xù)施加壓力，直至平面織物增強樹脂基復合材料2下方滲出的懸浮液速度基本恒定，滲出的懸浮液落入接收容器5中。
[0020]將圓筒4及其下方的接收容器5移動至平面織物增強樹脂基復合材料2的未浸漬部位，重復上述操作步驟，直至整塊平面織物增強樹脂基復合材料2浸潤完成；也可視情況重復浸漬。
[0021]按照上述方法沿其厚度方向進入并停留在平面織物增強樹脂基復合材料2內部的懸浮液，其中的單壁碳納米管會在外部壓力、以及玻璃纖維之間摩擦力的作用下，沿著平面織物增強樹脂基復合材料2的厚度或近似于厚度的方向取向，并分布于平面織物增強樹脂基復合材料2的整個內部空間內，隨著后續(xù)工序TDE-85環(huán)氧樹脂的固化，單壁碳納米管以取向的狀態(tài)固定于其間。構成平面織物增強樹脂基復合材料2的玻璃纖維布層與層之間，由于存在了大量垂直方向的單壁碳納米管，從而極大地提高了平面織物增強樹脂基復合材料2的層間強度。
[0022]實施例二
在盛有800g酚醛樹脂、分散劑和固化劑體系的溶液容器中，邊攪拌邊加入6g直徑5-10 μ m，長50~200 μ m的短切玻璃纖維，直至均勻分散。
[0023]工作臺1，由矩形平板臺面和四條腿組成，其平板臺面的中間位置開有直徑10mm的圓形洞