纳米纤维膜增强复合材料的制造工艺和用于这种工艺的纳米纤维膜的制作方法

本发明涉及一种具有纳米纤维膜的复合材料的制造工艺，以及用于这种工艺的纳米纤维膜。

背景技术：

1、复合材料通常是具有增强成分的材料，通常由随机形式或织物形式的高强度纤维组成，以及基体成分，例如树脂，将增强成分固定到位并保护其免受外部环境的影响。

2、复合材料可能具有热塑性或热固性，具体取决于所采用的基体成分。增强成分可以有多种形式，如长丝束、粗纱、丝束、短切纤维、无纺布、机织布、垫子、胶带、微球和各种纳米球，而最常用的纤维类型是碳/石墨纤维、芳纶纤维和玻璃纤维。

3、为了组装结构件，复合材料通常是层压的，将几层薄层粘附在一起(预浸料或层压过程中浸渍的树脂)，并施加压力和热量以实现固化或交联。

4、复合材料中出现的最重要的问题之一是分层，即在层压复合材料的一层和另一层之间传播的断裂的演变过程。

5、几年来，人们发现，如果将一定数量的超细纤维(即直径远小于主要增强纤维直径的纤维)排列在层压复合材料的一层和另一层之间，其有效地将层固结在一起，充当树脂基体和增强纤维垫之间的填充物和粘合剂，则这种可能性会大大降低。

6、也已经有人提出通常使用通过从喷嘴静电纺丝获得的纳米纤维。

7、例如，美国6265333描述了一种生产预浸料复合材料的过程，其中设想了通过静电纺丝获得的聚合物性质的微纤维和纳米纤维。

8、关于基础研究，也有一些涉及类似技术的科学文章。例如，t.brugo a，r.palazzetti，“尼龙6,6纳米纤维垫厚度对ud和编织复合材料层压板的模式i-ii断裂力学的影响”，其发表在composite structures 154(2016)，第172-178页，描述了碳纤维和环氧树脂复合材料与尼龙6,6纳米纤维交织的实验表征。

9、然而，这些现有技术文件提供了可用于减少纳米纤维分层问题的潜在技术的一般信息，但它们并没有解决工业环境中遇到的问题，以实际减少这些理论和经验概念。

10、特别是，已经注意到静电纺丝技术几乎是获得纳米纤维以提高复合材料韧性的理想方法，但尚未找到一种令人满意的方法将纳米纤维引入复合材料中，其具有可重复性、速度并且不会对预浸料织物产生负面影响，这些要求在工业生产环境中是必不可少的。

11、有关处理纳米纤维膜的更多信息在us2011/259518中公开。纳米纤维膜在复合材料领域的其他实例在us2016/010249、gb2568105、cn112810259和us2015/086743中公开。

技术实现思路

1、因此，本发明的目的是提供一种复合材料生产工艺，在该工艺中，引入聚合物纳米纤维以提高产品相对于分层的韧性是简单且相对便宜的。

2、该目标是通过所附权利要求书中基本条款所公开的方法和膜来实现的。

3、在从属权利要求书中公开了具体和有利的特征。

4、特别地，根据本研究的第一方面，公开了一种复合增强材料的制造方法，包括以下步骤：

5、布置多层增强纤维，

6、用树脂基体浸渍所述层，

7、通过增加压力和/或热量来层压所述增强纤维层，在所述增强纤维层之间放置聚合物纳米纤维的中间层，

8、其中

9、所述聚合物纳米纤维的中间层，在铺设在第二层增强纤维和所述层压步骤之前，通过在第一层增强纤维上铺设粘附在背衬基板上的聚合物纳米纤维膜，在所述增强纤维层之间交织，

10、所述聚合物纳米纤维膜通过无针技术在背衬基板上通过直接的静电纺丝获得，并且其中

11、在所述层压步骤之前，提供了防沉特性，其防止了所述聚合物纳米纤维膜过早沉入所述树脂基体中。

12、优选地，所述聚合物膜由pa 6溶液和含有乙酸和甲酸的溶剂组成。该溶液可包含约12％重量的pa 6。

13、根据优选实施例，所述树脂基体为交联热固性树脂。此外，复合增强材料包括由碳制成的增强纤维层。

14、根据另一方面，粘附在所述背衬基板上的用于形成所述聚合物膜的纳米纤维的量在1至15g/m2之间。

15、优选地，组成所述聚合物膜的纳米纤维的尺寸约为100-150nm。

16、根据另一个优选的方面，所述背衬基板是由双硅化纸网制成的易剥离背衬基板，在铺设所述第二层增强纤维和所述层压步骤之前将其移除。

17、另一个相关的方面是，防沉特性可以包括在所述铺设步骤之前将所述聚合物纳米纤维膜进行抗油表面处理，或用具有低亲和力的材料与所述树脂基体进行处理。

18、根据本发明的又一个方面，提供一种聚合物膜，所述聚合物膜充当复合树脂基体材料内增强纤维层之间的中间层，所述聚合物膜包括静电纺丝纳米纤维，所述纳米纤维以无针技术纺成膜，所述膜沉积在具有易剥离表面的连续背衬基板上。

技术特征：

1.一种复合增强材料的制造方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物膜由pa 6溶液和含有乙酸和甲酸的溶剂组成。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述溶液包含约12％重量的pa 6。

4.根据前述权利要求中任一条所述的方法，其特征在于，所述树脂基体为交联热固性树脂。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述复合增强材料包括由碳制成的增强纤维层。

6.根据前述权利要求中任一条所述的方法，其特征在于，粘附在所述背衬基板上的用于形成所述聚合物膜的纳米纤维的量在1至15g/m2之间。

7.根据前述权利要求中任一条所述的方法，其特征在于，组成所述聚合物膜的纳米纤维的尺寸约为100-150nm。

8.根据前述权利要求中任一条所述的方法，其特征在于，所述背衬基板是由双硅化纸网制成的易剥离背衬基板，在铺设所述第二层增强纤维和所述层压步骤之前将其移除。

9.根据前述权利要求中任一条所述的方法，其特征在于，所述防沉特性包括在所述铺设步骤之前将所述聚合物纳米纤维膜进行抗油表面处理，或用具有低亲和力的材料与所述树脂基体进行处理。

10.一种聚合物膜，所述聚合物膜充当复合树脂基体材料内增强纤维层之间的中间层，其特征在于，

技术总结
公开了一种复合材料和这种复合增强材料的生产方法，包括以下步骤：布置多层增强纤维，用树脂基体浸渍所述层，通过增加压力和/或热量来层压所述增强纤维层，在所述增强纤维层之间放置聚合物纳米纤维的中间层，其中所述聚合物纳米纤维的中间层，在所述层压步骤之前，通过铺设粘附在背衬基板上的聚合物纳米纤维膜，在所述增强纤维层之间交织，所述聚合物纳米纤维膜通过无针技术在背衬基板上通过直接的静电纺丝获得，并且其中在所述层压步骤之前，提供了防沉特性，其防止了所述聚合物纳米纤维膜过早沉入所述树脂基体中。

技术研发人员：保罗·卡诺尼科,卡米内·卢西尼亚诺,马可·莫里
受保护的技术使用者：纱帝公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29