[发明专利]一种含金属镀层的无纺布及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及一种含金属镀层的无纺布及其制品，属于结构-功能一体化复合材料的制备技术领域。

背景技术

连续碳纤维增强树脂基复合材料层合板具有高比强度和高比刚度的优点，因此在现代飞机上的用量越来越大，如波音787、A350上均使用了大量的复合材料。但这种复合材料存在两个基本的缺陷，一是这种材料的低速冲击损伤阻抗和损伤容限较低，在遭受冰雹袭击或陌生刚体撞击时容易产生分层损伤，导致复合材料的压缩强度急剧降低，并且其冲击点上不易形成冲击凹坑或冲击凹坑过浅而不易目视可见，因此，这种复合材料通常需要增韧；二是这种连续碳纤维增强树脂基复合材料层合板相对于金属材料而言，其导电性很差，当遭受雷击时，大电流瞬时通量会使复合材料电击损坏甚至烧蚀，同时其电磁屏蔽性能也比较差，外界电磁场容易对机舱内部精密电元件造成干扰，因此，这种复合材料层合板上通常需要添加额外的导电网路。

若干技术方法已分别被用于解决以上这两个问题。为了提高这种复合材料的冲击损伤性能，一种在复合材料层间引入韧性结构的方法受到关注，它在提高复合材料抗冲击分层能力的同时保持了成型的工艺性和其它力学性能。典型的例子是在层间插入独立的高韧性纯热塑性树脂层或者热固性胶层及其发展起来的“离位”增韧技术（参考专利CN101220561）；或者在层间引入韧性颗粒的技术（US5028478、US5413847、US5057353），或者在层间置入高韧性纤维网的技术如插入尼龙无纺布、热塑性树脂纤维织物（WO03101708）等。而针对飞机防雷击和电磁防护，传统的措施是在复合材料的表面直接覆以一层导电层如金属网、金属条等，也有若干专利提出覆以碳材质和高分子材质导电层（如CN102001448A、WO2008048705-A2）的技术等。

近年以来，复合材料的结构-功能一体化技术日益增多,例如中国发明专利申请CN201210251285.7提出一种利用附载银纳米线的无纺布作为层间增韧和导电层的技术，在大大提高了复合材料层间断裂韧性的同时，在垂直纤维方向和厚度方向都较大程度地提高了材料的导电率，但是，银纳米线的价格昂贵，同时由于电接触界面较多，其电导率在附载量增多时逐渐趋近一个相对不高的电导值。

发明内容

本发明的目的：本发明正是针对上述现有技术存在的问题，设计提供了一种含金属镀层的无纺布及相应的复合材料制品，其目的是制备一种结构-功能一体化的连续碳纤维增强树脂基结构复合材料层合结构，该种材料能兼顾导电性以电磁屏蔽和抗雷击，同时实现高增韧以提高复合材料的冲击损伤阻抗和损伤容限，同时满足材料制备和应用的低成本和更高导电性的需求。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种含金属镀层的无纺布，该含金属镀层的无纺布是由低面密度、高孔隙率的无纺布载体和均匀附载在无纺布纤维上的金属镀层构成；多孔的无纺布材质为尼龙、聚烯烃、聚氨酯、聚酯、聚芳醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜、聚醚醚酮、芳纶。不包含金属镀层时的无纺布厚度为10μm～80μm，孔隙率为40%～90%，无纺布的面密度为5g/m²～35g/m²。金属镀层是覆盖于无纺布纤维表面的金属银、金属铜、金属镍、镍包铜的镀层，镀层厚度在100nm～5μm。

含金属镀层的无纺布的制备得到的碳纤维预浸料制品，其特征在于，常规碳纤维预浸料外层铺覆有一层含金属镀层的无纺布，含金属镀层的无纺布被预浸料的树脂浸润并粘贴在表面，树脂质量分数在30～50%之间。

含金属镀层的无纺布的制备得到的复合材料制品，其特征在于，复合材料由碳纤维层、含金属镀层的无纺布和浸渍整体的固化的树脂基体组成，其结构形式有如下之一：（1）复合材料每一个碳纤维铺层层间都有一层含金属镀层的无纺布，其外表面没有覆盖或覆盖有一层常用的防雷击材料或覆盖有1～5层的含金属镀层的无纺布；（2）复合材料外表层覆盖有一层常用的防雷击材料，含金属镀层的无纺布依次从外到内插层于第2个、第3个、第4个层间…，直到分布完所有的含金属镀层的无纺布；（3）复合材料外表层覆盖有含金属镀层的无纺布，无纺布层数为1～5层，其余无纺布依次从外到内插层于第2个、第3个、第4个层间…，直到分布完所有的含金属镀层的无纺布；（4）含金属镀层的无纺布分布于复合材料的中间几个层间。

本发明的优点和特点是：