本申请涉及复合材料,尤其涉及一种耐湿热纤维增强树脂基复合材料及其制备方法。
背景技术:
1、复合材料应用于飞机结构不仅要承受复杂、长时间的疲劳载荷、意外冲击载荷等作用,而且还要承受温度、湿度等严苛的外部环境因素的考验。随着飞机性能的不断提高,对结构复合材料的性能要求也越来越高。同时,复合材料自身具有组分多元性、结构多重性、失效模式多样性,这些特点使得复合材料性能演化分析十分复杂。对于树脂基结构复合材料,湿热环境条件对复合材料力学性能的影响非常明显,可导致复合材料的强度和刚度下降。
2、碳纤维增强树脂基复合材料(cfrp)的高比强模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、破损安全性好、性能可设计性等优势已被世人所共识,逐步成为先进国防装备的首选材料。但众所周知,传统的树脂基体具有一定的极性,在湿热的环境中容易吸湿,吸入的水分对基体的塑化和溶胀作用以及因树脂与纤维湿、热膨胀系数的不匹配所产生的内应力引起的微裂纹,使复合材料性能急剧下降。这些问题的存在将严重影响国产碳纤维复合材料的可靠应用,因此,服役环境下国产碳纤维复合材料湿热性能可作为衡量其耐久性和损伤容限的关键特性,其研究是促进其应用的重要保证和前提。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本申请旨在提供一种耐湿热碳纤维增强树脂基复合材料及其制备方法,该复合材料具有优异的界面性能和耐湿热性能。
2、根据本申请的第一个方面,一种耐湿热纤维增强树脂基复合材料,所述复合材料包括层叠设置的单向浸润带,所述单向浸润带的纤维面密度为180-210g/m2。
3、本申请一些实施例中,所述复合材料还包括用于固化层叠设置的单向浸润带的胶剂,所述胶剂的质量占所述复合材料总质量的30-40%。
4、本申请一些实施例中,所述胶剂由浸胶液经固化形成,所述浸胶液包括重量比为10:6-8的有机溶剂和有机硅改性环氧树脂。
5、根据本申请的第二个方面,提供了一种复合材料的制备方法,所述复合材料的制备方法用于制备上述耐湿热纤维增强树脂基复合材料,所述制备方法包括:
6、将多层所述单向预浸带进行铺层堆叠,形成预制件;
7、在所述预制件上铺设均压板,形成预成型结构;
8、使所述预成型结构在预设条件下固化,得到所述复合材料。
9、本申请一些实施例中,所述制备方法还包括:
10、将连续纤维束通过浸胶液,形成浸胶后的纤维束;
11、将所述浸胶后的纤维束按照预设间隔平行设置,干燥后,形成所述单向预浸带。
12、本申请一些实施例中,所述均压板的密度为7.5-8.5g/cm3,厚度为4.5-5.5mm。
13、本申请一些实施例中,所述均压板的面密度与所述预浸带的纤维面密度的比值为182.1-222.6。
14、本申请一些实施例中,所述均压板的表面粗糙度为0.4-0.8μm。
15、本申请一些实施例中,所述预设条件包括:
16、在预设真空度下,以预设加压速率加压至0.6~1.0mpa,以预设升温速率升温至60~80℃,保温保压60~80min;继续以预设升温速率升温至120~140℃,保温保压130~200min。
17、本申请一些实施例中,所述预设升温速率为1~5℃/min,所述预设加压速率为0.01~0.05mpa/min,预设真空度为-0.090~-0.098mpa。
18、本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:
19、本申请的复合材料的层间剪切强度达到95mpa,湿热层间剪切强度达到66mpa,强度湿热保持率达到70%,孔隙率可以为0.16%,具有优异的界面性能和耐湿热性能。
20、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
1.一种耐湿热纤维增强树脂基复合材料,其特征在于,所述复合材料包括层叠设置的单向浸润带,所述单向浸润带的纤维面密度为180-210g/m2。
2.根据权利要求1所述的耐湿热纤维增强树脂基复合材料,其特征在于,所述复合材料还包括用于固化层叠设置的单向浸润带的胶剂,所述胶剂的质量占所述复合材料总质量的30-40%。
3.根据权利要求2所述的耐湿热纤维增强树脂基复合材料,其特征在于,所述胶剂由浸胶液经固化形成,所述浸胶液包括重量比为10:6-8的有机溶剂和有机硅改性环氧树脂。
4.一种复合材料的制备方法,其特征在于,所述复合材料的制备方法用于制备如权利要求1-3任一项所述的耐湿热纤维增强树脂基复合材料,所述制备方法包括:
5.根据权利要求4所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述制备方法还包括:
6.根据权利要求4所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述均压板的密度为7.5-8.5g/cm3,厚度为4.5-5.5mm。
7.根据权利要求4所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述均压板的面密度与所述预浸带的纤维面密度的比值为182.1-222.6。
8.根据权利要求4所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述均压板的表面粗糙度为0.4-0.8μm。
9.根据权利要求4所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述预设条件包括:
10.根据权利要求9所述的复合材料的制备方法,其特征在于,所述预设升温速率为1~5℃/min,所述预设加压速率为0.01~0.05mpa/min,预设真空度为-0.090~-0.098mpa。
