一种导电增韧改性的预浸料和复合材料及制备方法与流程

1.本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种导电增韧改性的预浸料和复合材料及制备方法。


背景技术：

2.连续碳纤维增强的树脂基复合材料在航空航天等领域受到越来越多的重视和应用，这源于其很高的比强度和比模量，带来显著的减重收益。然而，由于树脂基体的绝缘性纤维之间的导电连接较差，复合材料的电导率在垂直纤维方向和铺层方向较低，在遭受雷击时，无法有效疏散雷击电流，带来了防雷击问题。雷电的大电流可造成复合材料的烧蚀和击穿，带来性能的显著下降，导致应用中的安全问题。
3.复合材料防雷击技术发展的主要方向有两个：表面防护技术和提高复合材料自身的防雷击性能。表面防护技术较为成熟，主要使用高导电的表面金属层或金属改性材料，已大量应用于现有的航空复合材料上。目前，飞机的本体雷击防护主要采用高导电的金属铜网，然而带来的很高的增重，如波音787飞机的铜网使用量高达1吨。
4.发展自身具有高抗雷击和高性能的复合材料是未来的发展目标，提高复合材料抗雷击性能的主要途径是通过在复合材料中引入导电介质，提高复合材料的导电性，从而更高效地疏散雷击电流。其中全碳纳米材料改性技术因不使用高密度的金属材料，受到受到额外关注，包括将碳纳米管和石墨烯等碳纳米材料引入到树脂中，使用碳纳米管薄膜插层等。这些方法可以使复合材料雷击损伤得到一定程度的抑制。
5.目前的技术的主要不足之处是：
6.(1)直接将碳纳米材料直接混杂于树脂中的技术：碳纳米材料难以分散到常规的环氧树脂和双马树脂中，并且更难达到高浓度的均匀分散；分散体系粘度会随着分散量增加大幅度上升，导致工艺性问题，并导致复合材料孔隙率提高；碳纳米材料的导电性受到树脂界面影响，复合材料的导电性提高有限。
7.(2)常规碳纳米管膜插层的技术：碳纳米管膜十分昂贵，市售的碳纳米管膜价格达到1000rmb/m2以上；高密度的碳纳米管薄膜带来复合材料层间性能的劣化，韧性下降，典型地，造成复合材料的层间剪切强度显著下降。
8.(3)导电增韧薄层的插层技术：采用导电无纺布插层可同时提高层间电导率和韧性，然而微米尺寸纤维构成的插层导电通路很少，难以有效疏导电流；采用碳纳米材料改性热塑性树脂增韧层插层，碳纳米材料之间的导电接触受到热塑性树脂基体影响，厚度向电导率较低。
9.因此，发明人提供了一种导电增韧改性的预浸料和复合材料及制备方法。


技术实现要素：

10.(1)要解决的技术问题
11.本发明实施例提供了一种导电增韧改性的预浸料和复合材料及制备方法，解决了
热塑性树脂颗粒。
具体实施方式
33.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。
34.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本技术。
35.图1是本发明实施例提供的一种导电增韧改性的预浸料的结构示意图，如图1所示，该预浸料可以包括连续碳纤维增强体、基体树脂和杂化碳纳米材料薄层，连续碳纤维增强体分布于基体树脂的内部，杂化碳纳米材料薄层分布于基体树脂的表面；杂化碳纳米材料薄层包括碳纳米管、石墨烯和热塑性树脂颗粒。
36.在上述实施方式中，和现有碳纳米管膜改性防雷击技术相比，本发明有以下优点：(1)成本极低。现有碳纳米管膜的售价普遍在1000元/m2以上，而本技术所用的碳纳米材料水性浆料和粉体等材料近年来已大规模工业化应用，同面积的导电增韧层材料成本低于70元/m2；(2)现有碳纳米管膜引入到复合材料层间后，复合材料的层间剪切强度从基础的95mpa下降到30～75mpa，而本技术的层间剪切强度可达到95～115mpa。
37.和现有导电增韧无纺布和导电增韧薄膜插层方法改性技术相比，本发明的优点为：(1)导电无纺布大多微米级插层，层间连通的导电通路很少，难以有效耗散雷击电流，雷击后形成严重层间分层，而静电纺丝得到的纳米级导电无纺布的导电性较差，本技术的预浸料表面的导电增韧薄层亦可视为一种含高密度纳米级导电通路的导电插层，带来大量的纳米级导电通路；(2)由于碳纳米材料难以分散到热塑性树脂中，并且相互的电搭接受到绝缘树脂的影响，现有的导电增韧薄膜的导电性较低，而本发明的碳纳米材料之间直接搭接，导电性良好，表面电阻可小于3ω/sq.。
38.和现有碳纳米材料基体树脂改性技术相比，本发明有以下优点：(1)碳纳米材料不易分散到高粘度的基体树脂中，分散成本很高，同时会造成显著增粘，工艺性差，而本发明使用的碳纳米材料无需预先分散到树脂中，而是直接富集在碳纤维层间，因此不影响工艺性；(2)基体碳纳米材料改性后，碳纳米材料的电搭接受到碳纳米材料间树脂的影响，复合材料的电导率增加较少，甚至和常规的复合材料差别不大，而本发明的碳纳米材料之间直接形成电搭接，导电性较好。
39.该技术使用商业化的水性分散体系，无污染低成本；采用纳米级的碳纳米材料和热塑性树脂颗粒形成层间插层，复合材料层间导电通路多、电导率高，同时层间韧性和抗雷击性能良好。
40.为了实现其性能，在改进导电连接作用的实施工作方面，我们发现，基体树脂中若含有不导电且难溶解于树脂的颗粒，会显著降低碳纤维层和杂化碳纳米材料薄层之间的导电接触，当其含量高于10g/m2，易于在层间形成有一定连续性的导电，导致形成导电通路困难，复合材料即使在显著提高纤维体积分数后，其厚度向电导率(σz)提高仍然不显著，其典型极限值也未超过0.1s/cm，不满足要求。优选的，基体树脂中若不含有不导电且难溶解于树脂的颗粒时，本发明中的预浸料制备的复合材料中碳纳米材料能形成最好的导电连接，
复合材料的σz随纤维体积分数提高最显著。
41.大多数应用的复合材料中纤维体积分数大多分布于53～63％之间，对该体积分数的复合材料，为了起到有效的导电连接作用，杂化碳纳米材料薄层的厚度控制为10～50μm，面密度为5～35g/m2；采用更低的厚度和面密度时，导电连接的有效性较差，如我们在探索过程中发现，采用碳纳米薄层面密度为4.4g/m2时，制备的复合材料的抗雷击性能仅有微弱的提升，而采用碳纳米薄层面密度为11.7g/m2时，复合材料具有良好的抗雷击性能。进一步提高杂化碳纳米层厚度有助于提高抗雷击性能，但当采用高于本发明范围的厚度和面密度时，复合材料的纤维体积分数发生明显下降，且难以通过工艺弥补使其满足应用要求。
42.为了兼顾有效的导电连接作用和提高层间性能，薄层中碳纳米管质量百分比为30～90％，热塑性树脂颗粒质量百分比为10～70％，石墨烯质量百分比为0～10％，该范围内，复合材料的σz和层间力学性能如层间断裂韧性获得不同程度的提升。石墨烯的少量存在可使复合材料层间性能得到提高，然而其含量提高时，复合材料的层间性能反而会发生下降，因此其质量百分比需要控制在10％以内。优选地，当热塑性树脂颗粒的质量百分比为20～50％，复合材料的σz较少受到热塑性树脂颗粒的影响，层间导电连接效果良好。对于可溶于树脂和不可溶于树脂的两种热塑性树脂颗粒，可溶于树脂的热塑性树脂颗粒可带来较好的层间性能提高。我们还发现采用较大颗粒的热塑性树脂，其对层间剪切性能的提升比较小颗粒的热塑性树脂更有效，优选颗粒直径为10～30μm。
43.采用的碳纳米管由一种或两种及以上的不同直径的碳纳米管组成均可有效起到导电连接作用，但我们从试验中发现，采用两种直径显著不同的碳纳米管可获得更高的层间剪切强度等层间性能。本发明中所述的两种典型的直径的碳纳米管分别为常规的多壁碳纳米管和碳纳米纤维，通常其直径分别为1～25nm和60～200nm，这两种碳纳米管的组合带来了良好的层间力学性能增益。优选地，常规多壁碳纳米管的质量百分比为25～75％，碳纳米纤维的质量百分比为25～75％时，两者组合才来的力学增益最大。更优选地，我们发现当碳纳米纤维表面不含表面活性剂时，力学增益明显优于含表面活性剂的碳纳米纤维，而小直径的常规多壁碳纳米管表面是否含有表面活性剂对力学增益的影响较少。并且，若仅采用单一的不含表面活性剂的碳纳米纤维时，其在水中分散不稳定，不利于材料制备；若将其共分散于含分散剂的小直径碳纳米管分散液，形成共分散液，碳纳米纤维含量不超过常规多壁碳纳米管的3倍时，分散液较为稳定，从而改善了制备工艺，还保持了不含表面活性剂的碳纳米纤维的力学增益优势。
44.为了实现该预浸料的制备，本发明提出了相应的一种导电增韧改性的碳纤维预浸料的制备方法，取一种碳纤维预浸料，碳纤维预浸料由连续碳纤维增强体、基体树脂组成，基体树脂中不导电且难溶解于树脂颗粒的含量低于10g/m2，基体树脂在工艺温度下最低粘度小于15pa.s；取小直径的碳纳米管水性分散液、石墨烯水性分散液按一定比例混合均匀，然后在其中加入热塑性树脂颗粒和大直径的碳纳米管，经分散处理后得到混杂的水性分散液，混杂水性分散液中碳纳米管质量百分比为30～90％，热塑性树脂颗粒质量百分比为10～70％，石墨烯质量百分比为0～10％；将上述分散液以刷涂、喷涂等方式均匀分布到预浸料的表面，使得杂化碳纳米材料薄层的厚度为10～50μm，面密度为5～35g/m2，干燥后得到导电增韧改性的碳纤维预浸料。这种方法可实现这种预浸料的制备，同时具有环保、低成本、工艺简单、可批量生产等优点，带来了良好的有益效果。
45.本发明实施例提供了一种导电增韧改性的复合材料，由上述导电增韧改性的预浸料制备。
46.本发明基于双网络功能层的理念发明了一种新型的含导电增韧层的预浸料，其中碳纳米导电材料相互搭接形成良好的纳米级导电网络、分布于其中的热塑性树脂颗粒则起到了良好的增韧作用。
47.为了实现本发明的新颖概念产生的有益效果，本发明进行了以下的关键创新和创造：
48.(1)优化了预浸料中的基础树脂体系，碳纤维层与纳米层之间形成了有效的导电搭接，纳米层起到有效的提高层间力学性能的作用；
49.(2)通过设计和优化材料结构，获得了具有良好导电和增韧性能的薄层杂化碳纳米材料，制备过程中采用了多元纳米杂化技术、优化了碳纳米材料的组成、采用了热塑性树脂颗粒的协同改性、优化了碳纳米材料的表面成分，使得薄层起到了进一步提高复合材料的层间力学性能的作用。
50.如下表1所示，单一引入碳纳米材料后，复合材料的层间剪切强度发生了明显的下降(比较体系1和体系3、体系5、体系6)；本发明中引入热塑性树脂杂化后，复合材料的层间剪切强度得到了提高，尤其是引入在基体树脂中具有一定溶解性的被验证具有良好增韧性能的热塑性树脂，如pekc等，引入量优选为薄层总质量的10～70％。
51.作为本发明的优选方案，采用混杂碳纳米体系的体系6和体系8的层间剪切强度进一步超过了使用增韧剂pekc增韧的复合材料，优选地，两种直径的cnt(碳纳米管，carbon nano-tube)质量比1:3～3:1之间，可获得最高的力学性能，同时薄层制备的工艺性良好。
52.作为另外一个突出的有益效果，本发明得到的复合材料还具有很高的厚度向电导率l。使用常规的增韧方法，复合材料的厚度向电导率显著下降(体系2)，但本发明的各体系的厚度向电导率可达到1s/cm以上，高于文献中所述的绝大部分碳纳米材料改性复合材料体系。本发明的优选方案采用至少两种碳纳米材料混杂，复合材料具有更高的厚度向电导率(体系6和体系8)，且相对于不加入增韧剂的体系(体系5和体系7)仅有微小的下降，但却避免了体系5和体系7对层间剪切强度的负面影响，甚至层间剪切强度高于体系2的纯热塑性颗粒增韧体系。
53.表1各类复合材料的力学性能和导电性对比
[0054][0055]
大直径cnt(carbon nanotube，碳纳米纤维)表面是否含有表面活性对层间性能影响巨大，而小直径cnt影响较小，如将上表体系2和体系3的无表面活性剂的大直径cnt换成有分散剂的大直径cnt(含分散剂的水性预分散的大直径cnt)，层间剪切强度分别下降至62.4
±
2.0mpa和55.7
±
3.0mpa。
[0056]
图2是本发明实施例提供的一种上述的导电增韧改性的预浸料的制备方法的流程示意图，如图2所示，包括以下步骤：
[0057]
s100、取小直径的碳纳米管水性分散液、石墨烯水性分散液按预设比例混合均匀，然后加入热塑性树脂颗粒和大直径的碳纳米管，经分散处理后得到混杂的水性分散液；
[0058]
s200、将水性分散液均匀分布到预浸料的表面；
[0059]
s300、干燥处理后，得到导电增韧改性的预浸料。
[0060]
实施例1
[0061]
本发明技术方案的实施过程如下：
[0062]
(1-1)取一种常规环氧树脂预浸料，基体树脂为高温固化环氧树脂体系，不含有难溶性的热塑性树脂增韧剂颗粒，在工艺温度下(80～135℃)，基体树脂的最低粘度为3.2pa.s。
[0063]
(1-2)取碳纳米管水性分散浆料，碳纳米管直径为7～15nm，平均长度为25μm，分散浓度为5wt.％。在碳纳米管水性浆料中加入酚酞改性聚芳醚酮(pek-c)，pek-c的平均颗粒大小为15μm，加入量为碳纳米管质量的50％，加入后，将混合浆液充分搅拌均匀。
[0064]
(1-3)将上述混合水性浆料刷涂到(1-1)的预浸料表面，刷涂的量为200g/m2(固体量为15g/m2)，随后在常温下干燥，得到增韧导电改性的预浸料。
[0065]
(1-4)将上述预浸料裁取300mm*300mm预浸料8张，单向，按[0]16的铺层顺序得到复合材料预制体，再按热压罐成型工艺成型，固化温度为180℃/2h。成型完后冷却至60℃以下，取出复合材料后，即得到增韧导电改性的复合材料。
[0066]
(1-5)上述(1-2)中的碳纳米管水性分散浆料亦可使用2.5wt.％小直径碳纳米管
(直径7～15nm)和2.5wt.％大直径碳纳米管(或称之为碳纳米纤维，平均直径约150nm)的共分散水性分散浆料；
[0067]
(1-6)上述(1-2)中的碳纳米管水性分散浆料亦可使用1.67wt.％小直径碳纳米管(直径7～15nm)和3.33wt.％大直径碳纳米管(或称之为碳纳米纤维，平均直径约150nm)的共分散水性分散浆料；
[0068]
(1-7)上述(1-2)的碳纳米管水性分散浆料亦可使用5wt.％碳纳米管水性分散浆料和5wt.％石墨烯水性分散浆料的混合液，两者的用量为7:1，pek-c的加入量为碳纳米管和石墨烯的质量的50％，其它步骤一致。
[0069]
(1-8)上述(1-2)亦可使用聚酚氧树脂(pkhh)，平均粒径为25μm，其它步骤一致。
[0070]
本实施例中(采用步骤(1-2)的方案)得到的导电增韧改性的复合材料具有良好的导电性和抗雷击性能，复合材料的厚度向电导率高于1s/cm，达到常规无改性高导电复合材料的10倍左右，或者低导电性复合材料的1000倍，复合材料的层间剪切强度达到98mpa；采用混杂体系的体系(采用步骤(1-5)和(1-6)的方案)得到的复合材料层间剪切强度进一步提高到了104mp。
[0071]
实施例2
[0072]
本发明技术方案的实施过程如下：
[0073]
(2-1)取一种常规环氧树脂预浸料，基体树脂为高温固化环氧树脂体系，基体中分散有含量为2wt.％的炭黑，在工艺温度下(80～135℃)，基体树脂的最低粘度为5.5pa.s。
[0074]
(2-2)取碳纳米管水性分散浆料1kg，碳纳米管直径为7～15nm，平均长度为25μm，分散浓度为5wt.％。取平均直径为120nm的大直径碳纳米管50g，取加入到上述小直径碳纳米管的水性分散浆料中，加水950g，超声振荡使其分散均匀。最后在上述制备的混合直径的碳纳米管水性浆料中加入酚酞改性聚芳醚酮(pek-c)，pek-c的平均颗粒大小为18μm，加入量为碳纳米管总质量的70％，加入后，将混合浆液充分搅拌均匀。
[0075]
(2-3)将上述混合水性浆料刷涂到(1-1)的预浸料表面，刷涂的量为300g/m2(固体量为25.5g/m2)，随后在常温下干燥，得到增韧导电改性的预浸料。
[0076]
(2-4)将上述预浸料裁取300mm*300mm预浸料16张，0
°
和45
°
各8张，按准各向同性的铺层顺序得到复合材料预制体，再按热压罐成型工艺成型，固化温度为180℃/2h。成型完后冷却至60℃以下，取出复合材料后，即得到增韧导电改性的复合材料。
[0077]
(2-5)上述(2-2)的小直径碳纳米管的水性分散浆料亦可使用5wt.％碳纳米管水性分散浆料和5wt.％石墨烯水性分散浆料的混合液，两者的用量为4:1，pek-c的加入量为碳纳米管和石墨烯的质量的60％，其它步骤一致。
[0078]
(2-6)上述(2-2)亦可使用聚酚氧树脂(pkhh)，平均粒径为18μm，其它步骤一致。
[0079]
本实施例得到的导电增韧改性的复合材料具有良好的导电性和抗雷击性能，复合材料的厚度向电导率高于1s/cm，比(2-1)中仅炭黑改性的复合材料提高8倍，复合材料的层间剪切强度达到106mpa，和采用热塑性粉末增韧的复合材料相当。
[0080]
实施例3
[0081]
本发明技术方案的实施过程如下：
[0082]
(3-1)取一种常规环氧树脂预浸料，基体树脂为中温固化环氧树脂体系，基体中分散有聚醚醚酮增韧剂颗粒，含量为6g/m2，在加压段的工艺温度下(60～100℃)，基体树脂的
最低粘度为12pa.s。
[0083]
(3-2)取碳纳米管水性分散浆料1kg，碳纳米管直径为3～7nm，平均长度为15μm，分散浓度为2wt.％。取平均直径为80nm的大直径碳纳米管30g，取加入到上述小直径碳纳米管的水性分散浆料中，超声振荡使其分散均匀。最后在上述制备的混合直径的碳纳米管水性浆料中加入pkhh，pkhh的平均颗粒大小为21μm，加入量为碳纳米管总质量的30％，加入后，将混合浆液充分搅拌均匀。
[0084]
(3-3)将上述混合水性浆料刷涂到(3-1)的预浸料表面，刷涂的量为200g/m2(固体量为13g/m2)，随后在常温下干燥，得到增韧导电改性的预浸料。
[0085]
(3-4)将上述预浸料裁取300mm*300mm预浸料32张，0
°
和45
°
各16张，按准各向同性的铺层顺序得到复合材料预制体，再按热压罐成型工艺成型，固化温度为130℃/2h。成型完后冷却至60℃以下，取出复合材料后，即得到增韧导电改性的复合材料。
[0086]
(3-5)上述(3-2)使用的pkhh的平均粒径亦可为12μm，其它步骤一致。
[0087]
本实施例得到的导电增韧改性的复合材料具有良好的导电性和较高层间剪切强度。
[0088]
实施例4
[0089]
本发明技术方案的实施过程如下：
[0090]
(4-1)取一种常规双马树脂预浸料，基体树脂为双马树脂，基体中分散有少量的石墨烯，含量为1wt％(0.6g/m2)，在加压段的工艺温度下(100～150℃)，基体树脂的最低粘度为4.2pa.s。
[0091]
(4-2)取碳纳米管水性分散浆料1kg，碳纳米管直径为3～7nm，平均长度为15μm，分散浓度为5wt.％。取石墨烯水性浆料100g，分散浓度为5wt.％。将两者混合，充分搅拌使其分散均匀，随后在上述制备的混合碳纳米材料水性浆料中加入酚酞改性聚醚砜(pes-c)，pes-c的平均颗粒大小为16μm或25μm，加入量为碳纳米材料总质量的40％，加入后，将混合浆液充分搅拌均匀。
[0092]
(4-3)将上述混合水性浆料刷涂到(4-1)的预浸料表面，刷涂的量为400g/m2(固体量为28g/m2)，随后在常温下干燥，得到增韧导电改性的预浸料。
[0093]
(4-4)将上述预浸料裁取520mm*520mm预浸料32张，0
°
和45
°
各16张，按准各向同性的铺层顺序得到复合材料预制体，再按热压罐成型工艺成型，固化温度为150℃/1h+210℃/3h。成型完后冷却至60℃以下，取出复合材料后，即得到增韧导电改性的双马树脂基碳纤维复合材料。
[0094]
本实施例得到的导电增韧改性的复合材料具有良好的导电性和较高层间剪切强度。
[0095]
实施例5
[0096]
本发明技术方案的实施过程如下：
[0097]
(5-1)取一种常规双马树脂预浸料，基体树脂为中温固化环氧树脂体系，基体中分散有少量的石墨烯，含量为1wt％(0.6g/m2)，在加压段的工艺温度下(100～150℃)，基体树脂的最低粘度为4.2pa.s。
[0098]
(5-2)取碳纳米管水性分散浆料1kg，碳纳米管直径为7～15nm，平均长度为15μm，分散浓度为5wt.％。取石墨烯水性浆料50g，分散浓度为5wt.％，加入直径为100nm的碳纳米
管100g，去离子水2kg。将上述三者混合，搅拌下超声使其分散均匀，随后在上述制备的混合碳纳米材料水性浆料中加入聚醚酰亚胺(pei)，pei的平均颗粒大小为25μm或37μm，加入量为碳纳米材料总质量的60％，加入后，将混合浆液充分搅拌均匀。
[0099]
(5-3)将上述混合水性浆料刷涂到(5-1)的预浸料表面，刷涂的量为300g/m2(固体量为24g/m2)，随后在常温下干燥，得到增韧导电改性的预浸料。
[0100]
(5-4)将上述预浸料裁取300mm*300mm的预浸料24张，均为0
°
，单向铺贴得到复合材料预制体，再按热压罐成型工艺成型，固化温度为150℃/1h+210℃/3h。成型完后冷却至60℃以下，取出复合材料后，即得到增韧导电改性的双马树脂基碳纤维复合材料。
[0101]
本实施例得到的导电增韧改性的复合材料具有良好的导电性和较高层间剪切强度。
[0102]
实施例6
[0103]
本发明技术方案的实施过程如下：
[0104]
(6-1)取一种不添加增韧剂的环氧树脂预浸料，基体树脂为高温固化环氧树脂体系，基体中不含固化后不溶解的颗粒物质，在加压段的工艺温度下(80～135℃)，基体树脂的最低粘度为2.2pa.s。
[0105]
(6-2)取碳纳米管水性分散浆料1kg，碳纳米管直径为7～15nm，平均长度为50μm，分散浓度为5wt.％，加入直径为160nm的碳纳米管75g，去离子水1.5kg。将上述两者混合，搅拌下超声使其分散均匀，随后在上述制备的混合碳纳米材料水性浆料中加入pek-c，pek-c的平均颗粒大小为22μm，加入量为碳纳米材料总质量的50％，加入后，将混合浆液充分搅拌均匀。
[0106]
(6-3)将上述混合水性浆料刷涂到(5-1)的预浸料表面，刷涂的量为180g/m2(固体量为13.5g/m2)，随后在常温下干燥，得到增韧导电改性的预浸料。
[0107]
(6-4)将上述预浸料裁取300mm*300mm的预浸料24张，均为0
°
，单向铺贴得到复合材料预制体，再按热压罐成型工艺成型，固化温度为135℃/1h+180℃/2h。成型完后冷却至60℃以下，取出复合材料后，即得到增韧导电改性的高温固化环氧树脂基碳纤维复合材料。
[0108]
本实施例得到的导电增韧改性的复合材料具有良好的导电性和较高层间剪切强度。
[0109]
需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
[0110]
以上仅为本技术的实施例而已，并不限制于本技术。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围内。

技术特征：
1.一种导电增韧改性的预浸料，其特征在于，包括连续碳纤维增强体、基体树脂和杂化碳纳米材料薄层，所述连续碳纤维增强体分布于所述基体树脂的内部，所述杂化碳纳米材料薄层分布于所述基体树脂的表面；所述杂化碳纳米材料薄层包括碳纳米管、石墨烯和热塑性树脂颗粒。2.根据权利要求1所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述基体树脂中不导电且难溶解于树脂的颗粒含量低于10g/m2。3.根据权利要求1或2所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述基体树脂在固化工艺温度下最低粘度小于15pa.s。4.根据权利要求1所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述碳纳米管的质量百分比为30～90％，所述石墨烯的质量百分比为0～10％，所述热塑性树脂颗粒的质量百分比为10～70％。5.根据权利要求1或4所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述杂化碳纳米材料薄层的厚度为10～50μm。6.根据权利要求1或4所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述杂化碳纳米材料薄层的面密度为5～35g/m2。7.根据权利要求4所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述热塑性树脂颗粒的平均大小为10～30μm。8.根据权利要求4所述的导电增韧改性的预浸料，其特征在于，所述碳纳米管包括小直径碳纳米管和/或大直径碳纳米管；其中，所述大直径碳纳米管的表面不含分散剂。9.一种导电增韧改性的复合材料，其特征在于，由权利要求1-8中任一项所述的导电增韧改性的预浸料制备。10.一种如权利要求1-8中任一项所述的导电增韧改性的预浸料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：取小直径的碳纳米管水性分散液、石墨烯水性分散液按预设比例混合均匀，然后加入热塑性树脂颗粒和大直径的碳纳米管，经分散处理后得到混杂的水性分散液；将所述水性分散液均匀分布到预浸料的表面；干燥处理后，得到导电增韧改性的预浸料。

技术总结
本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种导电增韧改性的预浸料和复合材料及制备方法。该预浸料包括连续碳纤维增强体、基体树脂和杂化碳纳米材料薄层，连续碳纤维增强体分布于基体树脂的内部，杂化碳纳米材料薄层分布于基体树脂的表面；杂化碳纳米材料薄层包括碳纳米管、石墨烯和热塑性树脂颗粒。该导电增韧改性的预浸料和复合材料及制备方法的目的是解决导电增韧改性复合材料的抗雷击和性能较低的问题。较低的问题。较低的问题。


技术研发人员：郭妙才 黑艳伟 李斌太 邢丽英
受保护的技术使用者：中国航空制造技术研究院
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/14