一種碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于樹脂基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材 料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了避免水流對聲吶基陣的沖擊，通常在聲吶基陣外面配置透聲外罩。水聲材料 一般包含透聲、吸聲、隔聲材料，主要用于水下設(shè)備和聲學(xué)換能器等裝置?，F(xiàn)有的水下透聲 材料的一般有以下三類：金屬材料、高分子橡膠材料和纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料。金屬材 料作為透聲材料，具有強(qiáng)度高、模量高的優(yōu)點(diǎn)，但是金屬材料是一種受激振動(dòng)響應(yīng)較大的材 料，在表面湍流脈動(dòng)激勵(lì)下會(huì)產(chǎn)生較大的自噪聲，而且金屬材料存在密度大、不耐海水腐蝕 等缺點(diǎn)。高分子橡膠材料具有較好的防腐、透聲以及阻尼性能。中國專利CN200997679Y公 開了一種透聲導(dǎo)流罩，透聲材料為聚氨醋橡膠型材料；中國專利CN101934617A公開了一種 寬頻段水聲吸聲透聲材料及其制備方法，采用丁基橡膠制備透聲材料，上述兩種材料都具 有良好的透聲性能，但是橡膠材料力學(xué)性能低，需要有維持外形的加壓系統(tǒng)，無法單獨(dú)作為 結(jié)構(gòu)件。
[0003] 纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、耐腐蝕性能好、密度低，聲學(xué) 性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空、航天、船舶、能源等諸多工程領(lǐng)域。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù) 合材料根據(jù)增強(qiáng)體的種類，可以分為玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù) 合材料、硼纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料、碳化硅纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料等類型。目前，玻璃 纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在透聲復(fù)合材料中得到廣泛應(yīng)用。但是，玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù) 合材料模量低，為了保證剛度，需要增加復(fù)合材料的厚度，這對材料的透聲性能會(huì)有影響； 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料不可避免存在著碳纖維復(fù)合材料與金屬材料相互接觸的問題，這會(huì)導(dǎo) 致碳纖維復(fù)合材料電化學(xué)腐蝕。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料，其利用 碳纖維復(fù)合材料良好的力學(xué)性能和透聲性能以及玻璃纖維復(fù)合材料耐耐海水腐蝕性能，通 過材料選擇和合理的配置結(jié)構(gòu)形式制得；同時(shí)，提供上述碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料的制 備方法。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0006] 一種碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料，其以玻璃纖維和碳纖維作為增強(qiáng)體、不飽和聚 酯樹脂、乙烯基樹脂或環(huán)氧樹脂作為基體而形成的復(fù)合材料，碳纖維混雜增強(qiáng)體中碳纖維 質(zhì)量百分比為50 %~90 %，該復(fù)合材料為一由內(nèi)至外依次包括厚度為0. 4~Imm的第一 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層、厚度為2. 3~4. 5mm的第一碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層、厚度為 0. 2~5mm的第二玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層、厚度為2. 3~4. 5mm的第二碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材 料層和厚度為〇. 4~Imm的第三玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層的多層疊加型結(jié)構(gòu)，鋪層方式為 0° /90° ;碳纖維的編織方式是平紋編織、斜紋編織、緞紋編織、單向編織、多層多軸向編織 中的一種或多種，玻璃纖維的編織方式是平紋編織、斜紋編織、緞紋編織、單向編織、多層多 軸向編織中的一種或多種。
[0007] 所述的碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料，其基體中加入有固化劑，基體為不飽和聚酯 樹脂、乙烯基樹脂時(shí)，固化劑是過氧化甲乙酮、過氧化環(huán)己酮、過氧化二異丙苯、過氧化苯甲 酰中的一種或多種；基體為環(huán)氧樹脂時(shí)，固化劑是二元胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、多乙烯 多胺中的一種或多種。
[0008] 一種碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其包括以下步驟：
[0009] (1)、采用丙酮清洗模具表面，然后在模具表面平鋪一層0. 05mm~0.1 Omm厚的聚 酯薄膜層；
[0010] (2)、按模具表面尺寸剪裁纖維增強(qiáng)體，將裁剪好的纖維增強(qiáng)體按設(shè)計(jì)的鋪層方式 和順序鋪放在模具上制成預(yù)成型體，從下至上依次為第一玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層、第一 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層、第二玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層、第二碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層和第 三玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層；
[0011] (3)、將裁剪好的脫模布鋪放在預(yù)成型體表面，并使之完全覆蓋預(yù)成型體，在上述 脫模布上表面鋪設(shè)導(dǎo)流管和導(dǎo)氣管等真空輔助成型工藝材料，并設(shè)置好模腔中的注膠口和 真空抽氣口；
[0012] (4)、采用雙層真空袋膜和密封膠帶將上述的夾層結(jié)構(gòu)預(yù)成型體密封，同時(shí)將真空 管與真空泵連接，開啟真空泵時(shí)模腔的真空度達(dá)到-0. 〇95MPa~-0.1 MPa，關(guān)閉真空泵3~ 5min 后壓力在-〇· 09MPa ~-〇· IMPa ;
[0013] (5)、將不飽和聚酯樹脂基體或乙烯基樹脂基體和固化劑按照質(zhì)量比100 : (1~2) 混合均勻、或者環(huán)氧樹脂基體和固化劑按照質(zhì)量比100 : (30~35)混合均勻，待氣泡消除 后，利用模腔的負(fù)壓將樹脂體系溶液注入，待纖維增強(qiáng)體完全被浸潤后封閉注膠管；
[0014] (6)、室溫下等樹脂固化后，脫模，脫模后在80~100°C后固化2~4h。
[0015] 由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性：
[0016] 本發(fā)明碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料，其通過合理的多層混雜的方法，將耐腐蝕的 玻璃纖維置于最外層，能夠?qū)⑻祭w維與海水隔絕，降低或者防止碳纖維層與海水電化學(xué)腐 蝕性能，將力學(xué)性能好的碳纖維置于內(nèi)層，在保留混雜纖維復(fù)合材料性能力學(xué)性能的基礎(chǔ) 上，大大降低了碳纖維復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕性能，具有重量輕、力學(xué)性能良好、透聲性能 好、耐海水腐蝕性能，在船舶行業(yè)具有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖中：1 一第三玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層；2 -第二碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層；3 - 第二玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層；4 一第一碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層；5 -第一玻璃纖維增強(qiáng)復(fù) 合材料層。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 參照以下實(shí)施例并結(jié)合附圖可以對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明；但是，以下實(shí)施例 僅僅是例證，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
[0020] -種碳纖維混雜樹脂基復(fù)合材料，其為一由內(nèi)至外依次包括厚度為0. 4~Imm的 第一玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層5、厚度為2. 3~4. 5mm的第一碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層4、厚 度為0. 2~5mm的第二玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層3、厚度為2. 3~4. 5mm的第二碳纖維增強(qiáng) 復(fù)合材料層2和厚度為0. 4~Imm的第三