本发明涉及层状材料领域，具体的说，是涉及一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板。
背景技术
自从飞机发明以来，木头首当其冲就作为飞机制造的重要材料直到金属材料被广泛运用到飞机上；铝合金因其塑性好、强度高，易于加工，重量轻等优点而被飞机设计师青睐；钛合金重量轻、强度大、耐高温、耐腐蚀等诸多特点满足了飞机结构材料承受外来环境的考验。但是，上述材料依旧存在飞机结构重量过重、阻尼减震性差等各种各样的问题，无法将所有的优点都统一起来。复合材料，是由多种性质各异的材料经一定的物理、化学、力学和生物变化合成获得并具有新性能的固体材料。根据基体材料的种类以及现代科学技术的发展需求，复合材料总体上划分为：金属基复合材料、聚合物基复合材料和陶瓷基复合材料。
作为聚合物基复合材料的代表，在所普及的新型功能复合材料中树脂基复合材料因其具备了可设计性好、比强度、比模量高、抗疲劳性能显著等优点，而被广泛运用于医疗、航空航天、体育、汽车等相关领域。在航空方面，卫星的主结构、宇宙电波发射板望远镜、飞机机翼；在汽车方面，车身构架、仪表盘等；其他方面，高尔夫球棒、电路基板和网球拍等都使用了各式各样的复合材料。
纤维增强树脂基复合材料中常出现的缺陷主要有空隙、分层、夹杂等，这些不同性质的缺陷存在于构件内部直接引起了复合材料构件的稳定性、强度等重要性能下降，缩短了构件的使用寿命。这些缺陷和损伤起初仅仅是微观缺陷，随着服役周期的不断延长，一些微小的缺陷就会因构件周而复始的集中受力而演变为宏观缺陷，一旦出现这种损伤，对复合材料构件的承载和使用功能将造成严重影响进而使之失效，甚至危害人民的安全。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板，该层压板避免了空隙、分层、夹杂等缺陷，产品的拉伸强度和弯曲强度在高低温度工作环境下均能够满足力学性能需求，其制备工艺生产速度快、产品致密度高、质量稳定。
所述层压板共有十六层，上八层和下八层完全对称分布，所述层压板的制备方法包括以下步骤：
1）制备混合物树脂，将按重量份数比的如下组分进行混合：环氧树脂20~25份、ipda固化剂1~3份、聚乙烯树脂5~8份、有机硅树脂3~5份和dmp-30促进剂0.5~1份，将混合好的上述有机原料加热熔融，获得熔融状态的混合物树脂；
2）将pan基碳纤维布浸入到所述熔融状态的混合物树脂中，使树脂均匀覆盖在所述碳纤维布上，之后取出进行冷却成型，冷却时将所述碳纤维布的上下两面覆盖银合金箔片，从而获得预处理碳纤维布；
3）将纳米tio2按照一定比例分散于250ml的甲酸体系当中，然后在球磨机中研磨5~6小时，将球磨后的溶液取出，再加入pa6，配制成质量分数为2~10wt%的pa6/甲酸溶液，在真空干燥箱中干燥tio2/pa6/甲酸溶液，随着升温去除甲酸，制得tio2/pa6膜片；
4）将所述预处理碳纤维布和tio2/pa6膜片按照交替叠放的次序放入模具中，然后合模将温度升温至设定温度，热压机加压至设定的压力，保压并冷却至pa6树脂的玻璃化转变温度tg以下，脱模，即可得到纤维增强树脂基复合材料，并经热压而制成板状结构即可。
所述银合金箔片的成份按照重量百分比包括：al3~4%、cu2.0~2.5%、fe1.5~2.5%、ni0.5~0.8%、au0.3~0.6%，余量为银，将上述合金成分的粉末原料混合均匀，加热熔融，冷却成坯料，再压制成型得到银合金箔片。
所述步骤4）中的热压设定压力，最高施加压力为1~5mpa，热压开始后先加压到最高施加压力的1/3，保压5~25min，然后继续加压到所述最高施加压力保压5~25min。
所述步骤4）中的热压温度，在热压开始后先加压到最高施加压力的1/3时，保压5~25min，此时的热压温度为110~130℃，然后继续加压到所述最高施加压力保压5~25min，此时的热压温度为225~240℃。
所述纤维增强树脂基复合材料层压板的拉伸强度和弯曲强度分别为1180~1250mpa和1300~1330mpa。
所述纤维增强树脂基复合材料层压板的拉伸强度在-40℃环境下保留率为95%以上，70℃环境下保留率为97%以上。
本发明的优点是：预先将pan基碳纤维布进行预处理，且上下两面覆盖银合金箔片，从而得到纤维增强体，再将其与tio2/pa6膜片交替叠放，合模热压制成层压板，利用纳米tio2粒子在合金箔片和树脂之间起到桥连作用，改善层间性能，避免了微观结构出现缺陷导致的产品性能下降，使最终获得的产品具有理想的拉伸强度和弯曲强度，且在高低温度工作环境下均能够满足力学性能需求的技术效果。
具体实施方式
复合材料中增强体与基体接触构成的界面，是一层具有一定厚度（纳米以上），结构随基体和增强体而异，与基体和增强体有明显差别的新相-界面相。界面相的完整性关乎到复合材料的界面层能够均匀的进行应力传递，若是基体与纤维两者之间的界面因为相容性问题而造成形成的界面相不完整，则起到传递应力的界面仅占到纤维总面积的一部分，不能完全发挥其界面效应，这就需要在复合材料的生产制备过程中，形成一个完整的、良好的面积很大的界面层。
化学键理论认为树脂基体表面的官能团与增强纤维表面的官能团发生化学反应，通过化学键连接起来，以此获得较强的界面粘接，从而形成界面区。现阶段有众多研究集中在碳纤维表面处理方法上，使纤维表面产生较多的官能团，也能显著改善界面的粘接性能。此外，该理论给界面的组合形式提供了许多新的思路，如果增强相与基体之间不能直接进行化学反应，可以通过引入第三介质作为媒介作用以化学键的方式相互结合。
无机纳米颗粒的加入可以与碳纤维产生协同效应，从而对复合材料起到力学增强的效果。另外无机纳米粒子的加入，对体系的化学性质（玻璃化温度、模压工艺）没有影响，适合工业化生产。纳米粒子由于其独特的量子尺寸效应和表面效应，由于表面原子增加、原子的不完全配位以及高的表面能，使纳米粒子产生许多缺陷，表现出较高的活性，使之与树脂基体中某些官能团发生物理或化学作用，从而改善复合材料的力学性能。进入九十年代后，随着纳米材料制备技术的日益成熟，纳米粒子除了对树脂基体有力学性能的改善外，还赋予了复合材料功能性，为复合材料的发展开辟了新的方向。
下面结合实施例和对比例对本专利进一步详细说明。
实施例1：
一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板，共有十六层，上八层和下八层完全对称分布，其拉伸强度和弯曲强度分别为1180mpa和1300mpa，且拉伸强度在-40℃环境下保留率为95.6%，70℃环境下保留率为97.8%。所述层压板的制备方法包括以下步骤：
1）制备混合物树脂，将按重量份数比的如下组分进行混合：环氧树脂20份、ipda固化剂1份、聚乙烯树脂5份、有机硅树脂5份和dmp-30促进剂1份，将混合好的上述有机原料加热熔融，获得熔融状态的混合物树脂。
2）将pan基碳纤维布浸入到所述熔融状态的混合物树脂中，使树脂均匀覆盖在所述碳纤维布上，之后取出进行冷却成型，冷却时将所述碳纤维布的上下两面覆盖银合金箔片，从而获得预处理碳纤维布；所述银合金箔片的成份按照重量百分比包括：al4%、cu2.5%、fe2.5%、ni0.5%、au0.3%，余量为银，将上述合金成分的粉末原料混合均匀，加热熔融，冷却成坯料，再压制成型得到银合金箔片。
3）将纳米tio2按照一定比例分散于250ml的甲酸体系当中，然后在球磨机中研磨5小时，将球磨后的溶液取出，再加入pa6，配制成质量分数为2wt%的pa6/甲酸溶液，在真空干燥箱中干燥tio2/pa6/甲酸溶液，随着升温去除甲酸，制得tio2/pa6膜片。
4）将所述预处理碳纤维布和tio2/pa6膜片按照交替叠放的次序放入模具中，然后合模热压，在热压开始后先加压到最高施加压力的1/3时，保压5min，热压温度为110℃，然后继续加压到最高施加压力为1mpa，保压5min，热压温度为225℃，保压并冷却至pa6树脂的玻璃化转变温度tg以下，脱模，即可得到纤维增强树脂基复合材料，并经热压而制成板状结构即可。
实施例2：
一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板，共有十六层，上八层和下八层完全对称分布，其拉伸强度和弯曲强度分别为1250mpa和1330mpa，且拉伸强度在-40℃环境下保留率为95.3%，70℃环境下保留率为97.1%。所述层压板的制备方法包括以下步骤：
1）制备混合物树脂，将按重量份数比的如下组分进行混合：环氧树脂25份、ipda固化剂2份、聚乙烯树脂6份、有机硅树脂5份和dmp-30促进剂1份，将混合好的上述有机原料加热熔融，获得熔融状态的混合物树脂。
2）将pan基碳纤维布浸入到所述熔融状态的混合物树脂中，使树脂均匀覆盖在所述碳纤维布上，之后取出进行冷却成型，冷却时将所述碳纤维布的上下两面覆盖银合金箔片，从而获得预处理碳纤维布；所述银合金箔片的成份按照重量百分比包括：al3%、cu2.0%、fe1.5%、ni0.6%、au0.5%，余量为银，将上述合金成分的粉末原料混合均匀，加热熔融，冷却成坯料，再压制成型得到银合金箔片。
3）将纳米tio2按照一定比例分散于250ml的甲酸体系当中，然后在球磨机中研磨6小时，将球磨后的溶液取出，再加入pa6，配制成质量分数为8wt%的pa6/甲酸溶液，在真空干燥箱中干燥tio2/pa6/甲酸溶液，随着升温去除甲酸，制得tio2/pa6膜片。
4）将所述预处理碳纤维布和tio2/pa6膜片按照交替叠放的次序放入模具中，然后合模热压，在热压开始后先加压到最高施加压力的1/3时，保压25min，热压温度为120℃，然后继续加压到最高施加压力为3mpa，保压25min，热压温度为230℃，保压并冷却至pa6树脂的玻璃化转变温度tg以下，脱模，即可得到纤维增强树脂基复合材料，并经热压而制成板状结构即可。
实施例3：
一种航空器用纤维增强树脂基复合材料层压板，共有十六层，上八层和下八层完全对称分布，其拉伸强度和弯曲强度分别为1200mpa和1320mpa，且拉伸强度在-40℃环境下保留率为95.4%，70℃环境下保留率为97.5%。所述层压板的制备方法包括以下步骤：
1）制备混合物树脂，将按重量份数比的如下组分进行混合：环氧树脂22份、ipda固化剂3份、聚乙烯树脂7份、有机硅树脂5份和dmp-30促进剂0.7份，将混合好的上述有机原料加热熔融，获得熔融状态的混合物树脂。
2）将pan基碳纤维布浸入到所述熔融状态的混合物树脂中，使树脂均匀覆盖在所述碳纤维布上，之后取出进行冷却成型，冷却时将所述碳纤维布的上下两面覆盖银合金箔片，从而获得预处理碳纤维布；所述银合金箔片的成份按照重量百分比包括：al3.5%、cu2.2%、fe1.8%、ni0.7%、au0.3%，余量为银，将上述合金成分的粉末原料混合均匀，加热熔融，冷却成坯料，再压制成型得到银合金箔片。
3）将纳米tio2按照一定比例分散于250ml的甲酸体系当中，然后在球磨机中研磨5小时，将球磨后的溶液取出，再加入pa6，配制成质量分数为10wt%的pa6/甲酸溶液，在真空干燥箱中干燥tio2/pa6/甲酸溶液，随着升温去除甲酸，制得tio2/pa6膜片。
4）将所述预处理碳纤维布和tio2/pa6膜片按照交替叠放的次序放入模具中，然后合模热压，在热压开始后先加压到最高施加压力的1/3时，保压15min，热压温度为130℃，然后继续加压到最高施加压力为5mpa，保压15min，热压温度为240℃，保压并冷却至pa6树脂的玻璃化转变温度tg以下，脱模，即可得到纤维增强树脂基复合材料，并经热压而制成板状结构即可。
对比例1：
本发明的制作方法中，当改变层压板结构和成分配比时，特别是有机树脂相的含量过多或不足，尤其是环氧树脂的成分高于25份或低于20份时，将影响复合材料的层间性能，进而导致层压板的高低温状态力学性能下降。
对比例2：
当热压步骤中的压力和温度参数发生改变时，特别是加压方式以及温度控制方式改变，将导致复合材料出现空隙、分层等缺陷，进而降低后续的产品拉伸强度和弯曲强度。
由实施例1-3和对比例1和2可以看出，本发明预先将pan基碳纤维布进行预处理，且上下两面覆盖银合金箔片，从而得到纤维增强体，再将其与tio2/pa6膜片交替叠放，合模热压制成层压板，利用纳米tio2粒子在合金箔片和树脂之间起到桥连作用，改善层间性能，避免了微观结构出现缺陷导致的产品性能下降，使最终获得的产品具有理想的拉伸强度和弯曲强度，且在高低温度工作环境下均能够满足力学性能需求的技术效果。
尽管已经示出和描述了本专利的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本专利的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利的范围由权利要求及其等同物限定。