[发明专利]一种含脉管的环氧树脂复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料制备领域，具体涉及一种含中空脉管的环氧树脂复合材料制备方法。

背景技术

在自然界的生命系统中，存在许多精巧的高承载性能生物复合材料结构，它们往往含有许多脉管结构。承载的生物材料脉管化后获得许多重要的功能，脉管中具有用于营养供应和信号传感的液体，使得这些材料可以进行损伤感应和组织修复，同时可以承担多重功能，如伤口愈合、营养传输、细胞废物清除和热循环等功能。

相比之下，目前在武器装备和民用领域得到广泛应用的纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer composites，FRP)却不具备自然生命系统的自感应和自修复等诸多功能能力。FRP存在着增强纤维，结构复杂，在其中引入脉管面临巨大的挑战。有多种方式可以在聚合物中构建脉管网络，如：激光刻蚀、静电放电、挥发油墨直写(direct-ink writing of fugitive inks)和中空玻璃纤维(Hollow glass fiber，HGF)、熔融或者人工去除预埋线和牺牲组分挥发(Vaporization of Sacrificial Components，VaSC)等。其中一部分如激光刻蚀、静电放电、挥发油墨直写(direct-ink writing of fugitiveinks)难以用于含有纤维的复合材料结构中，而在复合材料中引入中空玻璃纤维，而且HGF作为异质物存在材料体系中，其修复触发需要较大能量阈值，对裂纹不敏感，同时对复合材料力学性能影响较大。而采用VaSC方法，需要进行牺牲线的预处理工艺，后续在较高温度下对牺牲线进行分解挥发处理，工艺时间长，工艺复杂。而目前采用人工去除预埋线方法，是将可去除的预埋线放入干纤维的层间，加入树脂固化成型后将预埋线去除；或者是将预埋线放入预浸料的层间，固化后去除预埋线。去除预埋线方法简单，能够与液体成型、热压罐和真空袋成型等很多种现有的纤维增强树脂基复合材料成型方法结合。

发明内容

本发明提出将尼龙线作为预埋线来制备含一维脉管的纤维增强环氧树脂复合材料的方法，通过合理的预处理和升温制度控制，可以用于纤维增强中温、高温环氧树脂复合材料形成一维脉管。该方法简单易行，可以应用于液体成型、热压罐和真空袋等多种FRP复合材料制备方法，得到的含一维脉管环氧树脂复合材料。该含一维中空脉管复合材料可以在其中引入化学反应液体或者导电导磁的液体，从而用于复合材料自感应、自修复或者调制其电磁性能。

本发明的含脉管的环氧树脂复合材料制备方法，该方法在尼龙线表面涂覆一定脱模剂并放置一段时间后，将尼龙线放入干纤维织物中并注入环氧树脂后按照一定升温制度固化，或者将尼龙线放入环氧树脂预浸料铺层中按照一定升温制度进行真空袋或者热压罐固化；固化后，将预埋线从复合材料中拔出。

进一步地，所述尼龙线的直径范围是100-500微米。

进一步地，所述环氧树脂是中温固化环氧树脂，固化温度80℃，或者是高温固化环氧树脂，固化温度为120℃-180℃。

进一步地，对于130℃以下固化的环氧树脂其固化的升温制度与材料标准要求一致；对于高于130℃的环氧树脂其升温制度是：以1.5℃/min的升温速率升至120-160℃范围内的特定温度，保温2h，进一步以1.5℃/min升至最终保温温度，按照其材料标准要求保温相应时间。

进一步地，所述环氧树脂是纤维增强的，其纤维的形态是织物或者单向纤维，纤维的材质是碳纤维或者玻璃纤维。

本发明的有益效果是：该方法简单易行，能够得到孔径均匀，管壁光滑的含一维脉管纤维增强环氧树脂复合材料，通过升温制度调整可以用于室温固化至180℃固化的环氧树脂体系，可以应用于液体成型、热压罐和真空袋等多种FRP复合材料制备方法。

具体实施方式

下面对本发明进一步作具体说明，但本发明不局限于此。

下述实例中所使用的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；下述实例中所用的试剂和材料等，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1含一维中空脉管的130℃固化玻璃纤维增强环氧树脂复合材料制备