本发明涉及碳纤维热压罐成型工艺用隔膜，具体为含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜、制备方法及在碳纤维热压罐成型工艺中的应用。
背景技术：
1、热压罐成型工艺是碳纤维增强树脂基复合材料最主要的制造方法，一般采用自动铺带技术把预浸料制成平板，再通过热隔膜成型工艺使预浸料平板成形，最后将成形好的预浸料放入热压罐中固化成型。在热隔膜成型过程中，平板叠层被置于两个可以自由变形的隔膜之间，隔膜被夹持在模具的边缘，首先把双隔膜之间抽成真空以便提供一个加持平板叠层的压力，并将平板叠层和隔膜组装在真空箱上，然后在平板叠层上面进行红外加热，到达工艺温度时开始对真空箱抽真空，两隔膜之间的平板叠层受压力会缓慢贴合到模具表面。隔膜通常是高温可变形材料，如聚酰亚胺薄膜或橡胶薄膜。在成型过程中，被夹持在真空箱边缘的隔膜处于拉伸状态，因此薄膜和平板叠层之间存在相互摩擦作用，这有助于使平板叠层保持张力，从而防止纤维在成型过程中发生屈曲和褶皱。当成型过程结束之后，制件在大气压力下冷却到预浸料软化温度以下，最后卸压并从模具上剥去隔膜取出制件。
2、聚酰亚胺薄膜具有良好的耐高温性能，适用于高温环境下的应用，但是生产成本较高、生产难度较大，不适合大规模生产。
3、橡胶薄膜具有良好的弹性和耐磨性，而缺点则主要包括成本较高和不适用于所有环境条件，例如在低温下可能会变硬，而在高温下可能会变得过软，影响其性能。
技术实现思路
1、本发明自主研发并且制备得到了一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜，该九层共挤耐高温膜可用作碳纤维热压罐成型工艺中热隔膜成型过程的隔膜。
2、一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，包括如下步骤：
3、步骤一，制备尼龙树脂的耐高温改性试剂，该耐高温改性试剂为环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂或/和二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂；
4、步骤二，利用环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂或/和二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂的环氧官能团与尼龙树脂中主链上的端氨基官能团或端羧基官能团发生开环反应，完成对尼龙树脂的封端和/或交联方式的改性处理；
5、之后尼龙树脂中分子主链上富含的酰胺官能团与埃洛石纳米管表面富含的羟基官能团通过氢键作用进行复合，制备得到耐高温型尼龙复合材料；
6、埃洛石纳米管的用量为尼龙树脂量的5~15wt%；
7、环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂的用量为尼龙树脂量的0~8wt%；
8、二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂的用量为尼龙树脂量的0~8wt%；
9、步骤三，以耐高温型尼龙复合材料作为中间耐高温功能层原料、聚乙烯树脂作为保护层原料、马来酸酐接枝聚乙烯树脂作为粘结层原料，采用九层共挤吹塑成膜工艺，制备得到含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜。
10、优选的，所述环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂的制备方法为：
11、以三硅醇七苯基笼型聚倍半硅氧烷为原料，利用(n,n-二甲基-3-氨丙基)三甲氧基硅烷为盖帽试剂，通过顶角-盖帽法合成叔胺基七苯基笼型聚倍半硅氧烷单体；
12、利用亲核取代反应机理，通过亲核试剂叔胺基七苯基笼型聚倍半硅氧烷单体的叔胺官能团与环氧氯丙烷的氯官能团发生季铵化反应，生成环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂。
13、优选的，所述二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂的制备方法为：
14、以苯基三甲氧基硅烷为原料，采用水解-缩合法，通过氢氧化钠催化苯基三甲氧基硅烷发生水解缩聚反应，利用3-二甲基氨基丙基(二甲氧基)甲基硅烷为盖帽试剂，在三乙胺催化下通过顶角-盖帽法合成二(叔胺基)八苯基笼型聚倍半硅氧烷单体；
15、利用亲核取代反应机理，通过亲核试剂二(叔胺基)八苯基笼型聚倍半硅氧烷单体的叔胺官能团与环氧氯丙烷的氯官能团发生季铵化反应，生成二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂。
16、优选的，所述含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法为：
17、步骤一：设计九层共挤耐高温膜的膜结构、确定各膜层的原料及用量，具体如下：
18、第一聚乙烯层：原料为低密度聚乙烯树脂、用量为5~15wt%；
19、第二聚乙烯层：原料为高密度聚乙烯树脂、用量为5~15wt%；
20、第三聚乙烯层：原料为低密度聚乙烯树脂、用量为5~15wt%；
21、第一粘结层：原料为马来酸酐接枝聚乙烯树脂、用量为3~8wt%；
22、尼龙层：原料为耐高温型尼龙复合材料、用量为20~40wt%；
23、第二粘结层：原料为马来酸酐接枝聚乙烯树脂、用量为3~8wt%；
24、第四聚乙烯层：原料为低密度聚乙烯树脂、用量为5~15wt%；
25、第五聚乙烯层：原料为高密度聚乙烯树脂、用量为5~15wt%；
26、第六聚乙烯层：原料为低密度聚乙烯树脂、用量为5~15wt%；
27、步骤二：利用九层共挤薄膜吹塑机组，且吹胀比控制在2.5~2.9，制备得到九层共挤耐高温膜。
28、优选的，所述尼龙层的塑化挤出工艺参数为：1-3区的温度分别为240~260℃、270~290℃、310~330℃，流道温度为310~320℃，转速为50~70r/min。
29、根据上述方法制备得到的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的厚度为50~150μm。
30、根据上述方法制备得到的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的热变形温度>200℃。
31、与现有技术相比，本发明具备以下有益的技术效果：
32、本发明合成了两种具有耐高温功能的改性试剂(环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂和二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂)，利用环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂和/或二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂对尼龙树脂实施改性处理，之后尼龙树脂中分子主链上富含的酰胺官能团与埃洛石纳米管表面富含的羟基官能团通过氢键作用进行复合，得到耐高温型尼龙复合材料；
33、以耐高温型尼龙复合材料作为九层共挤膜的中间耐高温功能层原料，聚乙烯作为九层共挤膜的保护层原料，制备得到九层共挤耐高温膜，其能够耐受200℃及以上的高温，且不变形、不分解，适合作为隔膜在碳纤维热压罐成型工艺的热隔膜成型过程中使用。
1.一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，所述环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂的化学结构式为：
3.根据权利要求2所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，所述环氧基笼型有机硅季铵盐封端剂的制备方法为：
4.根据权利要求1所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，所述二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂的化学结构式为：
5.根据权利要求4所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，所述二(环氧基)笼型有机硅季铵盐交联剂的制备方法为：
6.根据权利要求1所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，所述含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法为：
7.根据权利要求6所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的制备方法，其特征在于，所述尼龙层的塑化挤出工艺参数为：1-3区的温度分别为240~260℃、270~290℃、310~330℃，流道温度为310~320℃，转速为50~70r/min。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜，其特征在于，所述九层共挤耐高温膜的厚度为50~150μm。
9.根据权利要求8所述的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜，其特征在于，所述九层共挤耐高温膜的热变形温度>200℃。
10.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的一种含聚乙烯和尼龙材质的九层共挤耐高温膜的应用，其特征在于，所述九层共挤耐高温膜可用作碳纤维热压罐成型工艺中热隔膜成型过程的隔膜。
