【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功能材料，尤其是涉及一种核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、随着航空航天工业的发展以及汽车轻量化的发展趋势，碳纤维增强树脂基复合材料(cfrp)用量逐年提高。其中，采用的树脂基体有环氧树脂、双马树脂、氰酸酯树脂等，其中，双马树脂具有耐高温、耐湿热、抗辐射等有益性能，在耐高温复合材料领域得到广泛应用。然而，在cfrp的生产和使用过程中，受到外力冲击时容易产生微裂纹甚至分层，大部分情况并没有明显的目视可见损伤，但是内部损伤的存在会造成复合材料的强度和刚度损失很大，是碳纤维复合材料结构安全使用的隐患。
2、双马树脂体系固化温度高时容易使核壳纳米纤维内愈合体系造成分解，核壳纳米纤维自愈合中双组份愈合体系中实际愈合反应中固化剂与树脂配比不能控制以及其固化剂封装量少，愈合次数受限等问题；双马体系韧性差。
3、因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料及其制备方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料及其制备方法，通过壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材以解决现有技术存在的双马树脂体系固化温度高时容易使核壳纳米纤维内愈合体系造成分解，核壳纳米纤维自愈合中双组份愈合体系中实际愈合反应中固化剂与树脂配比不能控制以及其固化剂封装量少，愈合次数受限等、双马体系韧性差等问题。
2、本专利技术提供一种核壳
3、利用同轴静电纺丝技术将双马树脂和潜伏性固化剂按照一定的比例混合后封装进聚丙烯腈纳米纤维中，形成以聚丙烯腈为壳，愈合剂环氧树脂和潜伏性固化剂为核的核壳纳米纤维；
4、将核壳纳米纤维沉积到碳纤维织物表面；
5、将沉积有核壳纳米纤维的碳纤维织物制备成预浸料，采用模压工艺成型或热压罐工艺成型，获得碳纤维/双马树脂基复合材料。
6、优选地，潜伏性固化剂为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐。
7、优选地，双马树脂与3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐的质量比为100:5。
8、优选地，按照重量份数计，碳纤维/双马树脂基复合材料包括碳纤维织物80-200份和核壳纳米纤维1-5份。
9、优选地，核壳纳米纤维直径为300-1200mm。
10、优选地，模压工艺过程中，压力为80kg，固化温度为200℃，固化时间为2h。热压罐工艺过程中，真空环境为<-0.097mpa，压力0.6mpa,固化温度为200℃，固化保温时间为2h。
11、优选地，核壳纳米纤维的制备过程：
12、将聚丙烯腈加入到溶剂中，配置质量分数为5-20wt％的壳层纺丝液；
13、将双马树脂与3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐混合物，获得核层纺丝液；
14、采用同轴静电纺丝技术纺丝，获得核壳纳米纤维；
15、其中同轴静电纺丝参数中，壳层纺丝液推注速度设为0.5～1.0ml/h，核层纺丝液推注速度为0.05～0.10ml/h；正压为10-20kv，负压为-1kv，温度为25-40℃，湿度为40％-60％。
16、优选地，壳层纺丝液和核层纺丝液的体积比为1:(5-20)；
17、优选地，制备核壳纳米纤维和将核壳纳米纤维沉积到碳纤维织物表面过程分步进行或同步进行。
18、优选地，壳层纺丝液的质量分数为9wt％；壳层纺丝液和核层纺丝液的体积比为1:(6-12)；静电纺丝参数控制为壳层纺丝液推注速度为0.9ml/l；核层纺丝液推注速度为0.06-0.09ml/h，正压为13kv，温度为30℃，湿度为50％。
19、本专利技术还提供了一种基于如上述中任一项所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料制备方法获得的复合材料。
20、本专利技术提供的一种核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料及其制备方法与现有技术相比具有以下进步：
21、1、本专利技术利用同轴静电纺丝技术将双马树脂和潜伏性固化剂混合剂混合后，封装进聚丙烯纳米纤维中，形成以聚丙烯腈为壳，双马树脂和潜伏性固化剂混合物为核的核壳结构，静电纺丝过程中，核壳纳米纤维沉积到碳纤维织物表面，附着核壳纳米纤维的碳纤维织物制备成预浸料，固化成型即得到碳纤维/双马树脂基复合材料。
22、2、潜伏性固化剂选用具有较高分解温度的3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐，可以保证在高温固化过程中对核壳纳米纤维有有造成影响，不会造成自修复能力的降低；采用潜伏性固化剂3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐，与树脂混合后一起封装进核壳纳米纤维中，是愈合过程中固化剂与树脂的反应比例可控，使得固化度大大提高，进而提高愈合效果。
23、3、本专利技术提供的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料，聚丙烯腈核壳纳米纤维分布在碳纤维复合材料层间，纳米纤维超高的比表面积以及小直径特性，与复合材料树脂基体相容性良好可以有效改善碳纤维复合材料的层间性能。
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1.一种核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：潜伏性固化剂为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐。
3.根据权利要求2所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：双马树脂与3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐的质量比为100:5。
4.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：按照重量份数计，碳纤维/双马树脂基复合材料包括碳纤维织物80-200份和核壳纳米纤维1-5份。
5.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：核壳纳米纤维直径为300-1200mm。
6.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：模压工艺过程中，压力为80kg，固化温度为200℃，固化时间为2h。
7.根
8.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：壳层纺丝液和核层纺丝液的体积比为1:(5-20)。
9.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：制备核壳纳米纤维和将核壳纳米纤维沉积到碳纤维织物表面过程分步进行或同步进行。
10.一种基于如权利要求1-9中任一项所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料制备方法获得的复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下制备步骤：
2.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：潜伏性固化剂为3,3’,4,4’-二苯甲酮四甲酸二酐。
3.根据权利要求2所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：双马树脂与3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐的质量比为100:5。
4.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：按照重量份数计，碳纤维/双马树脂基复合材料包括碳纤维织物80-200份和核壳纳米纤维1-5份。
5.根据权利要求1所述的核壳纳米纤维增韧自愈合碳纤维/双马树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：核壳纳米纤维直径为300-1200m...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑俊萍，张毅，
申请(专利权)人：天津爱思达航天科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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