碳纤维与玻璃纤维并用的增强复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及碳纤维与玻璃纤维并用的增强复合材料 的制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着树脂基复合材料的普及和应用，越来越多的领域开始应用树脂基复合材料， 而单纯的树脂类材料使用价值有限，所以需要在树脂类材料中加入增强的纤维，以保证树 脂基复合材料具有较好的强度。所以现有技术中，常用的两种树脂基复合材料为玻璃纤维 增强复合材料与碳纤维增强复合材料。然而，随着树脂基复合材料在结构件制造上的应用， 玻璃纤维增强复合材料已经不能满足结构件的设计强度要求，尽管造价较低，但结构件在 使用中，因承载能力差，所以特别容易变形，而碳纤维增强复合材料，尽管能满足结构件的 设计强度要求，但其成本太高。所以现有技术中，树脂基复合材料的性价比较差。
【发明内容】
[0003] 为解决现有技术中玻璃纤维增强复合材料与碳纤维增强复合材料的性价比较差 的技术问题，本发明提供一种碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，使增强后 的树脂基复合材料具有较高的性价比。
[0004] 碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0005] a.调配基体材料：按基体材料的配比，即重量份为1?15%碳纤维、45?70%玻 璃纤维、30?45%树脂，各种材料的重量份和为100%，将各组份称量在一起混合均匀即为基 体材料；
[0006] b.预浸料制备：选用玻璃纤维织物和碳纤维织物作为承载体，分别在玻璃纤维织 物、碳纤维织物上刷涂步骤a中所调配的基体材料，经干燥之后即为预浸料(毛料）；
[0007] C.模具喷涂脱模剂：在模具上喷涂脱模剂；
[0008] d.预浸料的铺叠：将裁剪好的玻璃纤维织物预浸料与碳纤维织物预浸料，按玻璃 纤维织物预浸料与碳纤维织物预浸料层数的配比与铺叠设计，铺叠在模具上；
[0009] e.模压成型：在模压机上，对模具进行合模加压、加热压制；
[0010] f.脱模：将成型后的复合材料零件从模具上取下即可。
[0011] 作为本发明的重要改进，步骤a中的基体材料的配比可以如下选择：2?10%的碳 纤维、53?61%的玻璃纤维、36?40%的树脂。按此范围调配基体材料可以使最终的产品 具有更好的性价比，即强度满足了结构件的需求，同时造价相对较低。
[0012] 本发明步骤b中的毛料处理与铺叠中，毛料如为预浸料，也就是将玻璃纤维织物 和碳纤维织物采用涂胶机进行刷涂基体材料，然后将干燥后的玻璃纤维织物预浸料与碳纤 维织物预浸料裁剪成零件毛料，按玻璃纤维织物预浸料与碳纤维织物预浸料的层数配比与 铺叠设计，铺叠在模具上进行压制。
[0013] 本发明步骤b中的毛料处理与铺叠中，毛料如为非预浸料，则将玻璃纤维织物与 碳纤维织物剪裁成零件毛料，并按玻璃纤维织物与碳纤维织物的层数配比与铺叠设计，在 涂有脱模剂的模具上进行铺叠，每铺一层刷涂一层基体材料，直至铺叠完成之后，进行袋压 成型。
[0014] 本发明步骤c中的成型方式可以选用：袋压成型方法、热压罐成型方法、模压成型 方法、RMT成型方法。
[0015] 本发明利用碳纤维、玻璃纤维、树脂制成的基体材料，并分别刷涂在玻璃纤维织物 和碳纤维织物上、经铺叠后成型即可得到碳纤维与玻璃纤维并用的增强复合材料，所制得 的复合材料质量轻、比强度高、比模量高、耐疲劳、耐腐蚀、耐高温和尺寸稳定性好。用本方 法制得的产品具有较高的性价比，且本方法工序少，操作简单，具有较高的市场推广和应用 价值。碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料还可以大幅度降低纯玻璃纤维增强复合材料零 件的重量，极大提高航天、航空飞行器的承载能力。
【具体实施方式】：
[0016] 在对树脂类复合材料进行增强时，拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、压缩强度 是主要考量的技术指标，为此本发明测量了纯玻璃纤维增强树脂类复合材料的上述四个指 标，还对加入了碳纤维、玻璃纤维并用的增强复合材料的上述四个指标进行了测试，测试的 相关情况如下：
[0017] 测试方法：根据拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、压缩强度这四个技术指标的 国标标准中的测量方法进行测量。
[0018] 参数设置：纯玻璃纤维增强树脂类复合材料时，玻璃纤维的重量份为55%，树脂类 材料的重量份为45%，对制得的产品的各指标进行了 5次测量取其平均值记入下表；还对加 入了碳纤维、玻璃纤维并用的增强复合材料的上述四个指标进行了测试，其中玻璃纤维的 重量份为51%，树脂类材料的重量份为45%，碳纤维重量份为4%，对制得的产品的各指标进 行了 5次测量取其平均值记入下表。
[0019]
【主权项】
1. 碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，包括如下步骤： a. 调配基体材料：按基体材料的配比，即重量份为1?15%碳纤维、45?70%玻璃纤 维、30?45%树脂，各种材料的重量份和为100%，将各组份称量在一起混合均匀即为基体材 料； b. 预浸料制备：选用玻璃纤维织物和碳纤维织物作为承载体，分别在玻璃纤维织物、 碳纤维织物上刷涂步骤a中所调配的基体材料，经干燥之后即为预浸料(毛料）； c. 模具喷涂脱模剂：在模具上喷涂脱模剂； d. 预浸料的铺叠：将裁剪好的玻璃纤维织物预浸料与碳纤维织物预浸料，按玻璃纤维 织物预浸料与碳纤维织物预浸料层数的配比与铺叠设计，铺叠在模具上； e. 模压成型：在模压机上，对模具进行合模加压、加热压制； f. 脱模：将成型后的复合材料零件从模具上取下即可。
2. 根据权利要求1所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其特征在 于：步骤a中的基体材料的配比可以如下选择：2?10%的碳纤维、53?61%的玻璃纤维、 36?40%的树脂。
3. 根据权利要求1或2所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其 特征在于：步骤b中的毛料处理与铺叠中，毛料如为预浸料，也就是将玻璃纤维织物和碳纤 维织物采用涂胶机进行刷涂基体材料，然后将干燥后的玻璃纤维织物预浸料与碳纤维织物 预浸料裁剪成零件毛料，按玻璃纤维织物预浸料与碳纤维织物预浸料的层数配比与铺叠设 计，铺叠在模具上进行压制。
4. 根据权利要求1或2所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其特 征在于：步骤b中的毛料处理与铺叠中，毛料如为非预浸料，则将玻璃纤维织物与碳纤维织 物剪裁成零件毛料，并按玻璃纤维织物与碳纤维织物的层数配比与铺叠设计，在涂有脱模 剂的模具上进行铺叠，每铺一层刷涂一层基体材料，直至铺叠完成之后，进行袋压成型。
5. 根据权利要求1或2所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其特 征在于：本发明步骤c中的成型方式选用袋压成型方法
6. 根据权利要求1或2所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其特 征在于：本发明步骤c中的成型方式选用热压罐成型方法
7. 根据权利要求1或2所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其特 征在于：本发明步骤c中的成型方式选用模压成型方法
8. 根据权利要求1或2所述的碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法，其特 征在于：本发明步骤c中的成型方式选用RMT成型方法。
【专利摘要】碳纤维与玻璃纤维并用增强复合材料的制备方法涉及复合材料技术领域，包括如下步骤：a.调配基体材料：按基体材料的配比，即重量份为1～15％碳纤维、45～70％玻璃纤维、30～45%树脂，各种材料的重量份和为100%，将各组份称量在一起混合均匀即为基体材料b.预浸料制备；c.模具喷涂脱模剂；d.预浸料的铺叠；e.模压成型；f.脱模。本发明所制得的复合材料质量轻、比强度高、比模量高、耐疲劳、耐腐蚀、耐高温和尺寸稳定性好；具有较高的性价比，且本方法工序少，操作简单，具有较高的市场推广和应用价值，还可以大幅度降低纯玻璃纤维增强复合材料零件的重量，极大提高航天、航空飞行器的承载能力。
【IPC分类】C08K7-06, C08L101-00, B29C70-34, C08K7-14
【公开号】CN104552974
【申请号】CN201310466774
【发明人】关永安, 王焱, 廖尓清, 袁继军, 叶贵星, 赵春霞, 韩宗辉, 崔伟涛, 刘葵
【申请人】中航贵州飞机有限责任公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年10月9日