本发明属于复合材料制备技术领域，特别是涉及高性能平板茧复合材料的制备方法。
背景技术：
家蚕经过长期的自然选择过程进化出吐丝结茧保护蚕蛹的特殊本领，使其免于捕食者、辐照、湿气和病菌等的侵袭。作为其重要防护装置的蚕茧是一种拥有多孔细观结构的天然多层结构复合材料(其主要成分为丝素与丝胶)，具有多孔、舒适透气、坚韧及环保可再生的优点以及优异的抗冲击性能。然而，蚕茧的体积小、形状不规则、质量不均匀及茧层不规整等缺陷，严重限制了蚕茧作为防护结构材料的深入研发和规模化应用。
现有的大量研究往往是采用缫丝工艺获得的蚕丝与树脂基体复合的思路来制备强韧化的抗冲击复合材料，并已取得了系列卓有成效的成果。2019年naturecommunications杂志的第10期文章号3786公开的文献“integratingtoughantheraeapernyisilkandstrongcarbonfibresforimpact-criticalstructuralcomposites”中管娟等人还将柞蚕丝和碳纤维混杂作为强韧相，构建了系列高强高模环氧树脂基复合材料，有望用于高缓冲吸能需求的结构材料如军用头盔等。2013年fibersandpolymers杂志的第14期的127-132页公开的文献“anexperimentalinvestigationontheresponseofwovennaturalsilkfiber/epoxysandwichcompositepanelsunderlowvelocityimpact”中ude等人采用仪表式落锤试验系统地研究了蚕丝/环氧树脂层合板低速冲击性能及破坏机理，结果表明其冲击失效模式主要包括层间基体开裂、层间脱粘、分层与纤维断裂。2014年compositesscience&technology杂志第101期的173-183页公开的文献“cansilkbecomeaneffectivereinforcingfibre？apropertycomparisonwithflaxandglassreinforcedcomposites”中shah等人的研究表明具有非织造结构或平纹编织结构的蚕丝增强环氧树脂基复合材料拥有比亚麻增强环氧树脂基复合材料更为出色的抗冲击性能。
然而，传统的缫丝工艺彻底破坏了蚕茧的生物结构，在直接利用蚕茧制备具有特殊防护性能的复合材料制品方面：在2017年的中国发明专利cn201710243121.2公开的文献名称为高强蚕茧结构复合材料的制备方法中汪涛等人将蚕茧切成方块，然后拼接成完整的大面积蚕茧片，再将上述蚕茧片铺叠奇数层，最后向上述层叠材料中施加粘合剂，再经过热压成型制备得到了力学性能优异的蚕茧结构复合材料；在2015年公开的学位论文“高性能纤维/天然非织造材料复合制品设计及表征”中肖信香将天然柞蚕茧剪至条状，然后与芳纶纤维通过特殊“二系统经纱”织造手段将二者结合，制备而成的蚕茧/芳纶复合制品具有很好的抵御低速冲击的能力，但抵御高速弹道冲击的能力仍有限。由于传统蚕茧尺寸有限，直接利用蚕茧来制备复合材料的现有研究中，不得不对蚕茧进行裁剪制成条状、片状或颗粒状茧片，这些方法无法充分利用天然蚕茧多孔连续的生物结构以及优异的抗冲击特性，且现有的技术是将天然蚕茧剪切再拼接成平面茧，操作繁琐，生产效率低，且因单个蚕茧太小，所制成平面茧拼接较多，接口处性能受到严重影响。
技术实现要素：
为了克服上述问题，本发明提供了高性能平板茧复合材料的制备方法。
本发明所采用的技术方案是：
高性能平板茧复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：待成熟的五龄家蚕排便后将其放置在二维吐丝平板上进行吐丝，通过改变熟蚕的数量和吐丝的时间制备出不同面积和厚度的平板茧片；
步骤二：将平板茧片进行热压处理，优化其结构；
步骤三：将热压后的平板茧片与树脂薄膜交替铺设后，并通过热压工艺制备出树脂/平板茧复合材料。
作为其中的一种实施方式：具体包括以下步骤：
步骤一：将得到的蓬松的平板茧，裁剪至热压模具的大小进行热压，热压环境参数：温度80℃-130℃、压力4mpa-12mpa、时间4min-7min，预热30s；
步骤二：选取环氧树脂及其固化剂作为基体材料，将环氧树脂与固化剂按照5：1的质量比例混合均匀后涂抹在光滑的聚四氟乙烯板表面，并放入真空机中抽真空，抽真空至气泡全部消失后取出，将抽气泡造成的凹槽抹平后静置15h-24h，再将半固化的环氧树脂薄层取下后裁剪至热压模具大小备用；
步骤三：将半固化的环氧树脂薄层与热压后的平板茧层依次交替放入热压模具中，放入真空热压机中，热压环境参数：温度100℃-150℃、压强10mpa-15mpa、时间15min-75min，预热30s，热压成型；
步骤四：热压至环氧树脂充分固化后，对真空热压机停止加热，待冷却后脱模取出试件，得到高性能平板茧复合材料。
本发明的优点如下：
1、本发明通过调节家蚕结茧环境，使家蚕在二维平面内吐丝，制备出不同面积大小和厚度的平板茧，平板茧的大小、厚度都可以通过改变熟蚕的数量和吐丝的时间来调节，并且其结构蓬松柔软，可以任意裁剪，制作方便，充分克服了蚕茧体积小、形状不规则以及茧层不均匀等缺陷，同时还保存了蚕茧的天然结构，且因为由家蚕直接吐丝制成，不需要裁剪后拼接，力学性能优越，且均匀分布，解决了现有技术拼接影响其性能的问题；
2、将热压后的平板茧层与树脂薄膜交替铺设并通过热压法制备出具有层状结构的高性能平板茧复合材料，该方法的特点主要是利用蚕茧本身的丝胶进行再次热粘合，使其平板茧层结构更加紧密与坚韧，相比普通蚕茧拼接而成的茧层性能更为优越。
具体实施方式
下面对本发明作进一步的说明，但本发明并不局限于这些内容。
实施例1
高性能平板茧复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将得到的蓬松的平板茧，裁剪至热压模具的大小进行热压备用，热压环境参数：温度80℃-130℃、压力4mpa-12mpa、时间4min-7min，预热30s；
步骤二：选取环氧树脂e51作为基体材料，将环氧树脂e51与固化剂t31按照5：1的质量比例混合均匀后涂抹在光滑的聚四氟乙烯板表面，并放入真空机中抽真空，抽真空至气泡全部消失后取出，将抽气泡造成的凹槽抹平后静置15h-24h，再将半固化的环氧树脂薄层取下后裁剪至热压模具大小备用；
步骤三：将环氧树脂薄层与热压后的平板茧层依次交替放入热压模具中，堆叠层数为：3+2或9+8，放入抽真空热压成型机中，热压环境参数：温度100℃-150℃、压强10mpa–15mpa、时间15min–75min，预热30s，热压成型；
步骤四：热压至环氧树脂充分固化后，对真空热压机停止加热，待冷却后脱模取出试件，得到高性能平板茧复合材料。
该实施方式中获得的复合材料厚度为2mm，宽度20mm，测量长度80mm，平板茧体积含量约20～25％，其平均拉伸强度为40mpa，同尺寸环氧树脂基体约20mpa。
该实施方式中获得的复合材料厚度为10mm，宽度4mm，缺口深度2mm，其平均冲击强度为55j/m，同尺寸环氧树脂基体约23j/m。
指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。