本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體涉及一種增強(qiáng)膠膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、膠膜是各種夾層結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料制件膠接中必不可少的薄層樹脂薄膜，常規(guī)厚度從0.1mm到1mm不等，盡管因其剪切強(qiáng)度高而使膠接結(jié)構(gòu)能夠達(dá)到與復(fù)合材料本體結(jié)構(gòu)相當(dāng)?shù)男阅?，但在一些形成較大膠接層厚度的應(yīng)用環(huán)境，其性能更接近于樹脂本體的性能而造成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的不足，因此有必要對(duì)此類應(yīng)用需求的膠膜進(jìn)行增強(qiáng)，提高膠接層的本體強(qiáng)度以確保結(jié)構(gòu)性能滿足設(shè)計(jì)要求。

2、在不顯著增加樹脂重量情況下，常用的樹脂增強(qiáng)方法主要是采用短切纖維、碳納米管、石墨烯等增強(qiáng)組分進(jìn)行樹脂基體的性能提升，在較小的增重情況下(一般在10％以下)就能夠顯著提升基體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。目前進(jìn)行膠膜增強(qiáng)通常采用在樹脂基體中按照一定配比進(jìn)行增強(qiáng)組分的混合后再進(jìn)行膠膜的制備，主要存在三個(gè)方面的問題：1)增強(qiáng)組分無論是短切纖維、碳納米管、石墨烯等均無法與樹脂基體組分融合為一體，加入后會(huì)顯著提升樹脂體系的粘度，且很難實(shí)現(xiàn)充分均勻的混合，容易造成后續(xù)膠膜中增強(qiáng)體的分布不均，從而難以達(dá)到增強(qiáng)的作用；2)由于添加增強(qiáng)組分后樹脂體系粘度變大的緣故，樹脂混合設(shè)備、膠膜涂覆設(shè)備均需要進(jìn)行改造才能滿足高粘度狀態(tài)下的膠膜制備，增加設(shè)備投入，工藝改動(dòng)較大，對(duì)已工程化應(yīng)用的產(chǎn)品影響較大；3)由于添加增強(qiáng)組分后，增強(qiáng)體容易在樹脂粘附下殘留在設(shè)備的工作面上，且較樹脂本體更難以清理，在更換不同體系膠膜制備時(shí)增加較多的準(zhǔn)備工作。因此，十分有必要開發(fā)一種更為通用的增強(qiáng)膠膜結(jié)構(gòu)，并采用更具工藝實(shí)現(xiàn)性的制備方法，便捷地實(shí)現(xiàn)將傳統(tǒng)常規(guī)膠膜處理獲得增強(qiáng)膠膜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的主要是設(shè)計(jì)一種通用的增強(qiáng)膠膜結(jié)構(gòu)，通過厚度方向上宏觀呈現(xiàn)的疊層結(jié)構(gòu)，使得增強(qiáng)組分與膠膜樹脂體系在制備流程中獨(dú)立，從而分別控制實(shí)現(xiàn)均勻分布，并針對(duì)當(dāng)前貨架型的常規(guī)膠膜產(chǎn)品，在不改變?cè)谐Ｒ?guī)膠膜生產(chǎn)條件的情況下，通過在常規(guī)膠膜制備完成后采用靜電植絨方法，將短切纖維、碳納米管、石墨烯等增強(qiáng)組分通過植絨操作，實(shí)現(xiàn)定量且均勻快速地植入常規(guī)膠膜的表面上，從而實(shí)現(xiàn)該增強(qiáng)膠膜的制備。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種增強(qiáng)膠膜，包括沿厚度方向呈現(xiàn)疊層結(jié)構(gòu)的膠膜本體層和增強(qiáng)組分層；其中，

4、膠膜本體層為由樹脂基體通過涂膜制成的膠膜，該樹脂基體為環(huán)氧樹脂體系、雙馬樹脂體系、氰酸酯樹脂體系、不飽和聚酯樹脂體系中的一種；

5、增強(qiáng)組分層為由短切碳纖維、短切芳綸纖維、碳納米管、石墨烯中的一種增強(qiáng)組分高壓靜電植絨法制成，該增強(qiáng)組分在膠膜本體表面均勻分布。

6、進(jìn)一步地，膠膜本體層在涂膜后進(jìn)行常溫固化(20-30℃)、中溫固化(60-120℃)或高溫固化(120-200℃)。

7、進(jìn)一步地，膠膜本體層采用涂膜法制備。

8、進(jìn)一步地，膠膜本體層的厚度為0.01-0.5mm。

9、進(jìn)一步地，膠膜本體層中的膠膜面密度為10-500g/m2。

10、進(jìn)一步地，植絨面密度為膠膜面密度的1％-5％。

11、進(jìn)一步地，短切碳纖維、短切芳綸纖維的纖維長度為0.5-5mm。

12、進(jìn)一步地，碳納米管、石墨烯進(jìn)行羧基化或羥基化處理。

13、一種增強(qiáng)膠膜的制備方法，包括以下步驟：

14、1)選用由樹脂基體通過涂膜制成的膠膜，該樹脂基體為環(huán)氧樹脂體系、雙馬樹脂體系、氰酸酯樹脂體系、不飽和聚酯樹脂體系中的一種；該膠膜在膠膜卷筒上放卷，其朝向離型紙的一面貼近植絨負(fù)極板，另一面處于植絨空間內(nèi)；

15、2)選用短切碳纖維、短切芳綸纖維、碳納米管、石墨烯中的一種作為增強(qiáng)組分，放置于植絨正極板；

16、3)離型紙進(jìn)入植絨區(qū)域，根據(jù)設(shè)定的植絨電壓、植絨時(shí)間，對(duì)膠膜進(jìn)行植絨操作；

17、4)將經(jīng)過植絨后的膠膜進(jìn)入收卷區(qū)，收卷獲得增強(qiáng)膠膜。

18、進(jìn)一步地，植絨電壓為10-25kv，植絨時(shí)間為5-30s。

19、進(jìn)一步地，收卷獲得離型紙保護(hù)下的增強(qiáng)膠膜，使用時(shí)根據(jù)需要除去離型紙。

20、本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)：

21、1.設(shè)計(jì)的厚度方向疊層結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)膠膜，實(shí)現(xiàn)了增強(qiáng)組分層與膠膜本體層分布控制的獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。其中，增強(qiáng)膠膜厚度方向的不均勻分布狀態(tài)，在后續(xù)增強(qiáng)膠膜使用時(shí)隨膠膜本體流動(dòng)而改變，達(dá)到厚度方向的再分布，實(shí)現(xiàn)對(duì)膠膜本體層與增強(qiáng)組分層間的膠接層的充分增強(qiáng)。

22、2.采用增強(qiáng)組分層與膠膜本體層分布控制的獨(dú)立，避免了常規(guī)制備方法中增強(qiáng)組分提升樹脂體系粘度后對(duì)膠膜制備的影響，具有適用性強(qiáng)特點(diǎn)，由于不對(duì)原有膠膜的生產(chǎn)工藝過程產(chǎn)生任何影響，所以可適用于已經(jīng)完成制備的貨架型膠膜產(chǎn)品。

23、3.根據(jù)靜電植絨原理，可以控制植絨的電壓及植絨時(shí)間實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)組分添加量的控制，此外由于植絨所用直流高壓電場的均勻性高且易控制，所以能夠?qū)崿F(xiàn)增強(qiáng)組分在膠膜植絨面上的高精度均勻性分布。通過控制植絨的電壓、植絨時(shí)間，能夠在一條生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)不同增強(qiáng)組分或組合、增強(qiáng)組分含量的增強(qiáng)膠膜生產(chǎn)，工藝可調(diào)節(jié)能力強(qiáng)。

24、4.采用的直流高壓植絨電場能夠達(dá)到極高的穩(wěn)定性，可以在連續(xù)化生產(chǎn)中保障增強(qiáng)膠膜增強(qiáng)組分在植絨面上的均勻分布，能夠滿足工業(yè)化大批量生產(chǎn)的應(yīng)用需求。

技術(shù)特征：

1.一種增強(qiáng)膠膜，其特征在于，包括沿厚度方向呈現(xiàn)疊層結(jié)構(gòu)的膠膜本體層和增強(qiáng)組分層；其中，

2.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，膠膜本體層在涂膜后進(jìn)行常溫固化、中溫固化或高溫固化。

3.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，膠膜本體層采用涂膜法制備。

4.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，膠膜本體層的厚度為0.01-0.5mm。

5.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，膠膜本體層中的膠膜面密度為10-500g/m2。

6.如權(quán)利要求5所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，植絨面密度為膠膜面密度的1％-5％。

7.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，短切碳纖維、短切芳綸纖維的纖維長度為0.5-5mm。

8.如權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)膠膜，其特征在于，碳納米管、石墨烯進(jìn)行羧基化或羥基化處理。

9.一種權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的增強(qiáng)膠膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開一種增強(qiáng)膠膜及其制備方法，涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，通過厚度方向上宏觀呈現(xiàn)的疊層結(jié)構(gòu)，使得增強(qiáng)組分與膠膜樹脂體系在制備流程中獨(dú)立，從而分別控制實(shí)現(xiàn)均勻分布，并針對(duì)當(dāng)前貨架型的常規(guī)膠膜產(chǎn)品，在不改變?cè)谐Ｒ?guī)膠膜生產(chǎn)條件的情況下，通過在常規(guī)膠膜制備完成后采用靜電植絨方法，將短切纖維、碳納米管、石墨烯等增強(qiáng)組分通過植絨操作，實(shí)現(xiàn)定量且均勻快速地植入常規(guī)膠膜的表面上，從而實(shí)現(xiàn)該增強(qiáng)膠膜的制備。

技術(shù)研發(fā)人員：陳超,張帥,孫萌萌,郭長龍,倪敏軒,王希,范啟陽,楊可馨,徐悠悠
受保護(hù)的技術(shù)使用者：海鷹空天材料研究院（蘇州）有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5