FRP氧化铝高强纤维板的制作方法

本发明涉及复合材料，特别涉及frp氧化铝高强纤维板。

背景技术：

1、在当前全球科技创新的浪潮中，对高性能结构材料的需求日益增长，特别是在那些要求极端耐用性、高强度和轻量化特性的领域，如航空航天、军事防御、高端装备制造业等。高强度纤维板作为一类关键的结构材料，其研发与应用成为材料科学领域的前沿课题。传统的高强度纤维板，如碳纤维增强塑料（cfrp）和玻璃纤维增强塑料（gfrp），虽然在许多方面取得了显著成就，但在极端环境耐受性、耐高温、以及多功能集成等方面仍面临挑战，尤其是对于那些需要同时满足高强度、高模量、耐腐蚀、耐磨损以及电磁兼容性等多重严苛要求的应用场景。

2、氧化铝纤维，作为一种新兴的高性能无机纤维材料，因其出色的高温稳定性、高硬度、优秀的化学稳定性以及优异的力学性能，被视为下一代高强度纤维板的重要组成部分。然而，氧化铝纤维与树脂基体的界面粘结问题，以及如何有效利用其性能优势，是当前材料科学家和工程师们面临的重大技术障碍。纤维与树脂间的弱界面结合不仅影响材料的整体力学性能，还会导致材料在长期使用或极端条件下的早期失效。

3、此外，随着对材料多功能性的追求，如何在保证高强度的同时，集成如电磁屏蔽、热管理等功能，成为高强度纤维板设计的新方向。传统方法往往侧重于单一性能的提升，忽视了材料综合性能的优化与平衡。故此，我们提出了frp氧化铝高强纤维板。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供frp氧化铝高强纤维板，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、frp氧化铝高强纤维板，所述frp氧化铝高强纤维板采用上氧化铝纤维增强塑料层、下氧化铝纤维增强塑料层和不锈钢网片层复合而成，所述上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层的结构相同，且不锈钢网片层位于上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层之间；所述上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层均由以下重量份数的原料制成：改性氧化铝纤维20-35份，树脂基体45-60份，辅剂3-8份。

4、作为上述方案的进一步改进，所述树脂基体选用环氧树脂。

5、作为上述方案的进一步改进，所述辅剂包括以下质量百分比的原料：偶联剂30-45%，填充剂55-80%，固化剂8-15%。

6、作为上述方案的进一步改进，所述偶联剂为硅烷偶联剂和锆酸酯偶联剂中的任意一种。

7、作为上述方案的进一步改进，所述填充剂包括滑石粉、硅灰石粉和玻璃微珠，且滑石粉、硅灰石粉和玻璃微珠的质量比为1:1:1。

8、作为上述方案的进一步改进，所述改性氧化铝纤维为短纤维，其长度为10-100mm，直径为2-5um。

9、作为上述方案的进一步改进，所述不锈钢网片层的厚度为0.5-2mm。

10、作为上述方案的进一步改进，所述改性氧化铝纤维的制备方法如下：

11、a：将硅烷类化合物溶解于乙醇溶剂中，缓慢搅拌均匀，进行水解反应，生成稳定的溶胶，并调节溶胶的ph值，得到浸渍液；

12、b：将清洁后的氧化铝纤维均匀地浸入浸渍液中真空浸渍，浸渍液在氧化氧化铝纤维表面形成一层界面层；

13、c：浸渍后的氧化氧化铝纤维先自然放置干燥，再放入干燥箱中烘干；

14、d：烘干后的材料放入高温炉中进行热处理固化，得到改性氧化铝纤维。

15、作为上述方案的进一步改进，所述浸渍次数为2-4次，浸渍时间为6-8min，浸渍温度为30-50℃。

16、作为上述方案的进一步改进，所述改性氧化铝纤维的制备方法还包括使用偶联剂对纤维进行表面涂覆，增强界面粘结力。

17、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

18、1、本发明中，通过对氧化铝纤维进行浸渍改性处理，选用高效硅烷类化合物作为前驱体，多次浸渍，确保氧化铝纤维表面形成致密且与树脂基体高度兼容的界面层，大幅提高了界面粘结力，减少了应力集中现象，同时再使用偶联剂对纤维进行表面涂覆，进一步增强界面粘结力，减少了界面缺陷，确保了材料性能的最大化发挥，从而提升了上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层整体的力学性能。

19、2、本发明中，填充剂选用滑石粉、硅灰石粉和玻璃微珠，滑石粉可以提高材料的硬度和耐热性，硅灰石粉可以增强材料的刚性和耐热性，玻璃微珠可减轻重量同时保持一定的强度，三者相互配合使用，进一步增强了上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层的物理和机械性能。

20、3、本发明中，在上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层之间科学配置不锈钢网片层，不锈钢的高温稳定性与改性氧化铝纤维的耐热性相结合，不仅显著增强了frp氧化铝高强纤维板在高温环境下的稳定性和耐火等级，显著提升了材料在极端温度条件下的工作可靠性，还增强了frp氧化铝高强纤维板的整体刚性，在承受动态负载和冲击时表现更佳，为高性能材料的创新应用开辟了新路径。

21、4、本发明中，不锈钢网片层的引入，其金属网格结构可以形成连续的导电通路，贯穿于frp板内部，这不仅有助于电流的均匀分布，还为静电荷的快速释放提供了通道，降低了材料的表面电阻率，增强了整体的导电性为原本绝缘的frp材料提供了导电路径，有效提升了其在电磁干扰环境下的屏蔽效果，拓宽了应用领域。

技术特征：

1.frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述frp氧化铝高强纤维板采用上氧化铝纤维增强塑料层（1）、下氧化铝纤维增强塑料层（2）和不锈钢网片层（3）复合而成，所述上氧化铝纤维增强塑料层（1）和下氧化铝纤维增强塑料层（2）的结构相同，且不锈钢网片层（3）位于上氧化铝纤维增强塑料层（1）和下氧化铝纤维增强塑料层（2）之间；所述上氧化铝纤维增强塑料层（1）和下氧化铝纤维增强塑料层（2）均由以下重量份数的原料制成：改性氧化铝纤维20-35份，树脂基体45-60份，辅剂3-8份。

2.根据权利要求1所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述树脂基体选用环氧树脂。

3.根据权利要求1所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述辅剂包括以下质量百分比的原料：偶联剂30-45%，填充剂55-80%，固化剂8-15%。

4.根据权利要求3所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂和锆酸酯偶联剂中的任意一种。

5.根据权利要求3所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述填充剂包括滑石粉、硅灰石粉和玻璃微珠，且滑石粉、硅灰石粉和玻璃微珠的质量比为1:1:1。

6.根据权利要求1所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述改性氧化铝纤维为短纤维，其长度为10-100mm，直径为2-5um。

7.根据权利要求1所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述不锈钢网片层（3）的厚度为0.5-2mm。

8.根据权利要求1所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述改性氧化铝纤维的制备方法如下：

9.根据权利要求8所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述浸渍次数为2-4次，浸渍时间为6-8min，浸渍温度为30-50℃。

10.根据权利要求8所述的frp氧化铝高强纤维板，其特征在于：所述改性氧化铝纤维的制备方法还包括使用偶联剂对纤维进行表面涂覆，增强界面粘结力。

技术总结本发明涉及复合材料技术领域，尤其为FRP氧化铝高强纤维板，采用上氧化铝纤维增强塑料层、下氧化铝纤维增强塑料层和不锈钢网片层复合而成，上氧化铝纤维增强塑料层和下氧化铝纤维增强塑料层均由以下重量份数的原料制成：改性氧化铝纤维20‑35份，树脂基体45‑60份，辅剂3‑8份。本发明所述的FRP氧化铝高强纤维板，密度设计在约1.8‑1.9g/cm<supgt;3</supgt;，耐压强度超过700 MPa，不仅满足了航空航天、高端制造及电子封装等领域的高性能需求，还展示了在轻量化、高强度、多功能集成方面的显著优势，为高性能复合材料领域带来了革新性的发展。技术研发人员：胡振忠,杨洪卫,陈宁宁,周俊艳受保护的技术使用者：山东金光集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23