[发明专利]一种混杂纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种混杂纤维复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域，该混杂纤维复合材料以质量份计，包括以下组分的原料：玻璃纤维12‑18份、碳纤维15‑30份、植物纤维6‑12份、芳纶纤维20‑25份、碳纳米管2‑5份、纤维素纳米纤维7‑15份、环氧树脂12‑25份、芳烃树脂5‑10份、粘结剂3‑6份；本发明制备的混杂纤维复合材料具有良好的力学性能，解决了现有技术中复合材料拉伸强度和韧性较差的问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别是涉及一种混杂纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

混杂复合材料是指将两种或两种以上的增强体增强同一基体或多种基体而制成的复合材料。混杂复合材料可以看成是两种或多种纤维或颗粒增强复合材料的相互复合。按照基体分，混杂复合材料可分为金属基混杂复合材料、陶瓷基混杂复合材料、树脂基混杂复合材料和多种基体复合的混杂复合材料。按照增强体分，可以分为混杂纤维复合材料，混杂颗粒复合材料以及纤维和颗粒混杂复合材料。当增强体和基体都多于一种的混杂复合材料称为超混杂复合材料。

混杂复合材料，由于具有比强度、比模量高的特点，所以是航空、航天产品结构的理想材料。混杂复合材料的应用不仅推动了航空航天领域结构产品的更新换代，而且对缓解目前国际能源不足的问题起到积极的作用。

航空用复合材料分为树脂基复合材料(PMC)、金属基复合材料(MMC)、陶瓷基复合材料(CMC)和碳－碳复合材料(C/C)等。由于树脂基复合材料具有现代飞机所需的重要特性，如高的比强度、比模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、介电性能、电绝缘性能和综合力学性能以及性能的可设计和成形工艺多样性等，因而在航空工业上获得了广泛的应用。树脂基复合材料也称为纤维增强塑料。按树脂类型的不同，树脂基复合材料分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。热固性树脂基复合材料是最早应用在航空工业，目前在航空工业应用量最大的复合材料。其突出的高的比强度、比模量特点使其成为当今最重要的飞机材料之一。热固性树脂基复合材料按树脂体系的不同，有环氧树脂、酚醛树脂和双马树脂等。当前航空用复合材料中环氧树脂占统治地位。环氧树脂基复合材料是技术比较成熟，应用比较广泛的一类复合材料。按增强纤维的不同主要分为碳纤维复合材料(CFRP)、芳纶复合材料(AFRP)、玻璃纤维复合材料(GFRP)等。

如果采用两种或两种以上纤维并用，能够取长补短更好地发挥各自的特点，甚至有协同效应，提高复合材料综合性能。混杂复合材料是多种纤维混杂增强同种树脂基体而得到的材料。混杂复合材料是20世纪70年代发展起来的一种新的复合方式的复合材料。根据纤维铺贴方式的不同分为层内混杂、层间混杂和复合混杂等多种方式，其中层间混杂是最常见、最容易实现的一种复合方式。

纤维增强复合材料由于具有质轻、高强、耐腐蚀、可设计等优点在其他领域已得到大量的应用，随着研究的不断深入，许多基础理论、方法已趋于完善，新型FRP材料不断涌现，新应用技术层出不穷，在基础设施建设中的应用正呈现出高速发展的趋势。在我国，FRP材料的研究开发及其在基础设施建设中的应用也得到飞速发展。纤维增强材料具有弹性材料的性质，强度较高，但拉伸强度和韧性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种混杂纤维复合材料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种混杂纤维复合材料，以质量份计，包括以下组分的原料：

玻璃纤维12-18份、碳纤维15-30份、植物纤维6-12份、芳纶纤维20-25份、碳纳米管2-5份、纤维素纳米纤维7-15份、环氧树脂12-25份、芳烃树脂5-10份、粘结剂3-6份。

进一步地，所述玻璃纤维为连续无碱玻璃纤维，直径为15-25μm。

进一步地，所述植物纤维选自以下材料：苎麻、黄麻、剑麻、红麻或洋麻，直径50-70μm。