一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜及其应用的制作方法

1.本发明涉及一种航空航天复合材料结构用高性能防雷击表面膜及其应用。


背景技术：

2.复合材料因具有优异的比强度、比刚度、耐疲劳、耐腐蚀等优点，在航空航天领域代金属材料作为飞行器的主体材料，被广泛应用，并且未来相当长远的时间内，这种趋势越来越明显。同金属材料相比，复合材料导电性能较金属差，遇到雷击后很难将高能量电流传导出去，必然导致大能量的积聚，造成复合材料飞行器结构的破坏或内部仪器的损伤失效。
3.现有技术中，复合材料防雷击保护主要采用火焰喷涂铝涂层，其不足之处在于：一、涂层面密度大，增加飞行器结构的重量，弱化了使用复合材料的减重效果。二、工艺复杂，施工困难，成本高，质量无法保证。 三、耐蚀性与防雷击性差。因需表面处理，结合力不好，易腐蚀，雷击防护效果较差。


技术实现要素：

4.基于现有技术中存在的问题，本发明提供一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜及其应用，能够满足航空产品重量轻、雷击防护性好、耐腐性与工艺性优良的需求。
5.一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，所述防雷击表面膜由环氧树脂膜、铜网以及衬布组成，所述环氧树脂膜按照重量份数是由环氧树脂80～100份，活性环氧稀释剂5～10份，偶联剂2～5份，固化剂5～10份，促进剂0.5～1.5份，填料0.5～0.8份配比而成。
6.优选的，所述环氧树脂是由128环氧树脂、e51环氧树脂、e44环氧树脂、610环氧树脂和6101环氧树脂中的一种或其中两种或其中三种按任意比例组成。
7.优选的，所述活性环氧稀释剂是由环氧树脂稀释剂692、环氧树脂稀释剂622、环氧树脂稀释剂501 中的一种或多种按任意比例组成。
8.优选的，所述偶联剂是由kh540、kh560、kh602、kh171、kh792中的一种或其中两种按任意比例组成。
9.优选的，所述固化剂是由苯胺-甲醛与双氰胺反应制成的一种产物。
10.优选的，所述促进剂是由丙烯酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、有机脲和α-甲基丙烯酸钝化2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或其中两种按任意比例组成。
11.优选的，所述铜网的规格为73
±
7g/m2、107
±
10g/m2、142
±
10g/m2、195
±
10 g/m2中的一种。
12.优选的，所述衬布为规格是8g/m2的聚酯纤维表面毡，所述衬布厚度为0.07
±
0.02mm。
13.优选的，所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜用于制备防雷击复合材料膜。
14.进一步的，防雷击复合材料膜制备方法如下：将表面膜平整铺附于预浸料外表面，在固化温度为130
±
10℃，固化压力为0.3
±
0.05mpa，固化时间为2～4h的条件下进行共固化，得到防雷击复合材料膜，防雷击复合膜的厚度为0.12～0.24mm，储存温度≤-18℃。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：1、本发明的防雷击表面膜面密度比传统火焰喷涂铝涂层更低，减轻复合材料构件的重量，实现轻量化。
16.2、本发明的防雷击表面膜可设计多种构型的铜网膜，根据飞机不同部位的防雷击要求选型使用。
17.3、本发明的防雷击表面膜设计多种类型的基体树脂，可以和不同种类复合材料共固化成型，结合性能优秀，操作方便，降低设备及人工成本。
18.4、本发明的防雷击表面膜同火焰喷涂铝涂、铝网膜相比，具有更好的耐腐蚀性能。
具体实施方式
19.本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。
20.具体实施方式一：本发明的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，由环氧树脂膜、铜网以及衬布组成，所述环氧树脂膜按照重量份数是由环氧树脂80～100份，活性环氧稀释剂5～10份，偶联剂2～5份，固化剂5～10份，促进剂0.5～1.5份，填料0.5～0.8份配比而成。
21.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：环氧树脂是由128环氧树脂、e51环氧树脂、e44环氧树脂、610环氧树脂和6101环氧树脂中的一种或其中两种或其中三种按任意比例组成。
22.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：活性环氧稀释剂是由环氧树脂稀释剂692、环氧树脂稀释剂622、环氧树脂稀释剂501 中的一种或多种按任意比例组成。
23.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：偶联剂是由kh540、kh560、kh602、kh171、kh792中的一种或其中两种按任意比例组成。
24.具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四不同的是：固化剂是由苯胺-甲醛与双氰胺反应制成的一种产物。
25.具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五不同的是：促进剂是由丙烯酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、有机脲和α-甲基丙烯酸钝化2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或其中两种按任意比例组成。
26.具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：铜网的规格为73
±
7g/m2、107
±
10g/m2、142
±
10g/m2、195
±
10 g/m2中的一种。
27.具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：衬布为规格是8g/m2的聚酯纤维表面毡，所述衬布厚度为0.07
±
0.02mm。
28.具体实施方式九：本实施方式的复合材料结构用高性能防雷击表面膜用于制备防雷击复合材料膜。
29.具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：防雷击复合材料膜制备方法如下：
将表面膜平整铺附于预浸料外表面，在固化温度为130
±
10℃，固化压力为0.3
±
0.05mpa，固化时间为2～4h的条件下进行共固化，得到防雷击复合材料膜，防雷击复合膜的厚度为0.12～0.24mm，储存温度≤-18℃。
30.通过以下试验验证本发明的有益效果。
31.试验1本试验按质量份数称取98份环氧树脂，6份活性环氧稀释剂，2份偶联剂，6份固化剂，0.6份促进剂，0.5份填料以及铜网和衬布；本试验中的环氧树脂为128环氧树脂；本试验中的活性环氧稀释剂为环氧树脂稀释剂501；本试验中的偶联剂为kh540；本试验中的促进剂为丙烯酰胺；本试验中的铜网的规格为73g/m2；本试验中的衬布厚度为0.08mm。
32.试验2本试验按质量份数称取83份环氧树脂，9份活性环氧稀释剂，4份偶联剂，8份固化剂，1.4份促进剂，0.8份填料以及铜网和衬布；本试验中的环氧树脂为610环氧树脂；本试验中的活性环氧稀释剂为环氧树脂稀释剂692；本试验中的偶联剂为kh792；本试验中的促进剂为聚乙烯醇缩丁醛；本试验中的铜网的规格为107g/m2；本试验中的衬布厚度为0.08mm。
33.试验1～试验2制备得到复合材料结构用高性能防雷击表面膜基本性能如下表1：表1防雷击复合材料表面膜基本性能
表1中剪切强度的测试标准为gjb 1709；剥离强度的测试标准为gjb 446-1988；电性能的测试标准为gjb 3567-1999。
34.对比样1为环氧树脂表面膜加入了85%质量分数的e55环氧树脂，对比2为环氧树脂表面膜加入了82%质量分数620环氧树脂，分析表1可知，试验例1和试验例2胶膜的组分不同，材料的理化性能基本相同，相较对比例1和2有更高剪切强度和剥离强度；试验例1和试验例2金属网密度不同，电性能不同，可实施在不同需求的飞机结构上；铜网结构相较火焰喷涂铝涂、铝网膜具有更好的耐腐蚀性能。
35.实施例3将实施例1和2制备的复合材料结构用高性能防雷击表面膜制备防雷击复合材料膜，具体过程如下：将表面膜平整铺附于预浸料外表面，在固化温度为130
±
10℃，固化压力为0.3
±
0.05mpa，固化时间为2～4h的条件下进行共固化，得到防雷击复合材料膜。
36.本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述防雷击表面膜由环氧树脂膜、铜网以及衬布组成，所述环氧树脂膜按照重量份数是由环氧树脂80～100份，活性环氧稀释剂5～10份，偶联剂2～5份，固化剂5～10份，促进剂0.5～1.5份，填料0.5～0.8份配比而成。2.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述环氧树脂是由128环氧树脂、e51环氧树脂、e44环氧树脂、610环氧树脂和6101环氧树脂中的一种或其中两种或其中三种按任意比例组成。3.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述活性环氧稀释剂是由环氧树脂稀释剂692、环氧树脂稀释剂622、环氧树脂稀释剂501 中的一种或多种按任意比例组成。4.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述偶联剂是由kh540、kh560、kh602、kh171、kh792中的一种或其中两种按任意比例组成。5.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述固化剂是由苯胺-甲醛与双氰胺反应制成的一种产物。6.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述促进剂是由丙烯酰胺、聚乙烯醇缩丁醛、有机脲和α-甲基丙烯酸钝化2-乙基-4-甲基咪唑中的一种或其中两种按任意比例组成。7.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述铜网的规格为73
±
7g/m2、107
±
10g/m2、142
±
10g/m2、195
±
10 g/m2中的一种。8.根据权利要求1所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜，其特征在于，所述衬布为规格是8g/m2的聚酯纤维表面毡，所述衬布厚度为0.07
±
0.02mm。9.一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜的应用，其特征在于它用于制备防雷击复合材料膜。10.根据权利要求9所述的一种复合材料结构用高性能防雷击表面膜的应用，其特征在于防雷击复合材料膜制备方法如下：将表面膜平整铺附于预浸料外表面，在固化温度为130
±
10℃，固化压力为0.3
±
0.05mpa，固化时间为2～4h的条件下进行共固化，得到防雷击复合材料膜。

技术总结
本发明公开了一种航空航天复合材料结构用高性能防雷击表面膜及其应用，复合材料结构用高性能防雷击表面膜由环氧树脂膜、铜网以及衬布组成，所述环氧树脂膜按照重量份数是由环氧树脂80～100份，活性环氧稀释剂5～10份，偶联剂2～5份，固化剂5～10份，促进剂0.5～1.5份，填料0.5～0.8份配比而成。本发明能够满足航空产品重量轻、雷击防护性好、耐腐性与工艺性优良的需求。性优良的需求。


技术研发人员：王炜 张媛 范晨颖 康瑞良 赵云峰 唐涛
受保护的技术使用者：江苏新扬新材料股份有限公司
技术研发日：2022.12.29
技术公布日：2023/5/24