一种增强胶膜及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体涉及一种增强胶膜结构设计及其制备方法。

背景技术：

1、胶膜是各种夹层结构、复合材料制件胶接中必不可少的薄层树脂薄膜，常规厚度从0.1mm到1mm不等，尽管因其剪切强度高而使胶接结构能够达到与复合材料本体结构相当的性能，但在一些形成较大胶接层厚度的应用环境，其性能更接近于树脂本体的性能而造成结构强度的不足，因此有必要对此类应用需求的胶膜进行增强，提高胶接层的本体强度以确保结构性能满足设计要求。

2、在不显著增加树脂重量情况下，常用的树脂增强方法主要是采用短切纤维、碳纳米管、石墨烯等增强组分进行树脂基体的性能提升，在较小的增重情况下(一般在10％以下)就能够显著提升基体的结构强度。目前进行胶膜增强通常采用在树脂基体中按照一定配比进行增强组分的混合后再进行胶膜的制备，主要存在三个方面的问题：1)增强组分无论是短切纤维、碳纳米管、石墨烯等均无法与树脂基体组分融合为一体，加入后会显著提升树脂体系的粘度，且很难实现充分均匀的混合，容易造成后续胶膜中增强体的分布不均，从而难以达到增强的作用；2)由于添加增强组分后树脂体系粘度变大的缘故，树脂混合设备、胶膜涂覆设备均需要进行改造才能满足高粘度状态下的胶膜制备，增加设备投入，工艺改动较大，对已工程化应用的产品影响较大；3)由于添加增强组分后，增强体容易在树脂粘附下残留在设备的工作面上，且较树脂本体更难以清理，在更换不同体系胶膜制备时增加较多的准备工作。因此，十分有必要开发一种更为通用的增强胶膜结构，并采用更具工艺实现性的制备方法，便捷地实现将传统常规胶膜处理获得增强胶膜。

技术实现思路

1、本发明的目的主要是设计一种通用的增强胶膜结构，通过厚度方向上宏观呈现的叠层结构，使得增强组分与胶膜树脂体系在制备流程中独立，从而分别控制实现均匀分布，并针对当前货架型的常规胶膜产品，在不改变原有常规胶膜生产条件的情况下，通过在常规胶膜制备完成后采用静电植绒方法，将短切纤维、碳纳米管、石墨烯等增强组分通过植绒操作，实现定量且均匀快速地植入常规胶膜的表面上，从而实现该增强胶膜的制备。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种增强胶膜，包括沿厚度方向呈现叠层结构的胶膜本体层和增强组分层；其中，

4、胶膜本体层为由树脂基体通过涂膜制成的胶膜，该树脂基体为环氧树脂体系、双马树脂体系、氰酸酯树脂体系、不饱和聚酯树脂体系中的一种；

5、增强组分层为由短切碳纤维、短切芳纶纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种增强组分高压静电植绒法制成，该增强组分在胶膜本体表面均匀分布。

6、进一步地，胶膜本体层在涂膜后进行常温固化(20-30℃)、中温固化(60-120℃)或高温固化(120-200℃)。

7、进一步地，胶膜本体层采用涂膜法制备。

8、进一步地，胶膜本体层的厚度为0.01-0.5mm。

9、进一步地，胶膜本体层中的胶膜面密度为10-500g/m2。

10、进一步地，植绒面密度为胶膜面密度的1％-5％。

11、进一步地，短切碳纤维、短切芳纶纤维的纤维长度为0.5-5mm。

12、进一步地，碳纳米管、石墨烯进行羧基化或羟基化处理。

13、一种增强胶膜的制备方法，包括以下步骤：

14、1)选用由树脂基体通过涂膜制成的胶膜，该树脂基体为环氧树脂体系、双马树脂体系、氰酸酯树脂体系、不饱和聚酯树脂体系中的一种；该胶膜在胶膜卷筒上放卷，其朝向离型纸的一面贴近植绒负极板，另一面处于植绒空间内；

15、2)选用短切碳纤维、短切芳纶纤维、碳纳米管、石墨烯中的一种作为增强组分，放置于植绒正极板；

16、3)离型纸进入植绒区域，根据设定的植绒电压、植绒时间，对胶膜进行植绒操作；

17、4)将经过植绒后的胶膜进入收卷区，收卷获得增强胶膜。

18、进一步地，植绒电压为10-25kv，植绒时间为5-30s。

19、进一步地，收卷获得离型纸保护下的增强胶膜，使用时根据需要除去离型纸。

20、本发明的技术方案的优点：

21、1.设计的厚度方向叠层结构的增强胶膜，实现了增强组分层与胶膜本体层分布控制的独立实现。其中，增强胶膜厚度方向的不均匀分布状态，在后续增强胶膜使用时随胶膜本体流动而改变，达到厚度方向的再分布，实现对胶膜本体层与增强组分层间的胶接层的充分增强。

22、2.采用增强组分层与胶膜本体层分布控制的独立，避免了常规制备方法中增强组分提升树脂体系粘度后对胶膜制备的影响，具有适用性强特点，由于不对原有胶膜的生产工艺过程产生任何影响，所以可适用于已经完成制备的货架型胶膜产品。

23、3.根据静电植绒原理，可以控制植绒的电压及植绒时间实现增强组分添加量的控制，此外由于植绒所用直流高压电场的均匀性高且易控制，所以能够实现增强组分在胶膜植绒面上的高精度均匀性分布。通过控制植绒的电压、植绒时间，能够在一条生产线实现不同增强组分或组合、增强组分含量的增强胶膜生产，工艺可调节能力强。

24、4.采用的直流高压植绒电场能够达到极高的稳定性，可以在连续化生产中保障增强胶膜增强组分在植绒面上的均匀分布，能够满足工业化大批量生产的应用需求。

技术特征：

1.一种增强胶膜，其特征在于，包括沿厚度方向呈现叠层结构的胶膜本体层和增强组分层；其中，

2.如权利要求1所述的增强胶膜，其特征在于，胶膜本体层在涂膜后进行常温固化、中温固化或高温固化。

3.如权利要求1所述的增强胶膜，其特征在于，胶膜本体层采用涂膜法制备。

4.如权利要求1所述的增强胶膜，其特征在于，胶膜本体层的厚度为0.01-0.5mm。

5.如权利要求1所述的增强胶膜，其特征在于，胶膜本体层中的胶膜面密度为10-500g/m2。

6.如权利要求5所述的增强胶膜，其特征在于，植绒面密度为胶膜面密度的1％-5％。

7.如权利要求1所述的增强胶膜，其特征在于，短切碳纤维、短切芳纶纤维的纤维长度为0.5-5mm。

8.如权利要求1所述的增强胶膜，其特征在于，碳纳米管、石墨烯进行羧基化或羟基化处理。

9.一种权利要求1-8任一项所述的增强胶膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开一种增强胶膜及其制备方法，涉及复合材料技术领域，通过厚度方向上宏观呈现的叠层结构，使得增强组分与胶膜树脂体系在制备流程中独立，从而分别控制实现均匀分布，并针对当前货架型的常规胶膜产品，在不改变原有常规胶膜生产条件的情况下，通过在常规胶膜制备完成后采用静电植绒方法，将短切纤维、碳纳米管、石墨烯等增强组分通过植绒操作，实现定量且均匀快速地植入常规胶膜的表面上，从而实现该增强胶膜的制备。

技术研发人员：陈超,张帅,孙萌萌,郭长龙,倪敏轩,王希,范启阳,杨可馨,徐悠悠
受保护的技术使用者：海鹰空天材料研究院（苏州）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5