无溶剂型防雷击复合膜及其制备方法和应用与流程

本发明属于复合材料制造领域，具体涉及一种航空航天复合材料结构用无溶剂型防雷击复合膜及其制备方法。

背景技术：

1、在航空航天领域，由于复合材料在比强度、比模量、抗疲劳性、耐腐蚀性和轻量化方面的优越性，其在飞机的加工制造中占据日益重要的地位。据统计数据显示，复合材料在空客飞机结构重量中所占的比例，从a310-300机型的5％，到a380的25％，再到a400m的35％，至2013年投入运营的a350xwb的53％，呈现逐步增长的趋势，并且这种增长趋势在未来航空工业领域中将会越来越明显。与金属材料相比，复合材料导电性能远低于金属材料，尤其遭受雷击时易受到电热效应、机械效应的综合作用导致复合材料烧蚀、穿孔和分层等损伤，从而影响飞机的安全性能。

2、航空工业领域雷击防护传统的设计是采用铺设金属网、表面喷涂铝、黏结金属箔等方式，然而这些设计方式在制备工艺、导电性能、飞机增重和修复难易程度上均存在不足之处。

3、铺设金属网方式：由于铺设过程中，绝缘玻璃层、胶膜、和金属网分别铺设，施工工艺复杂。且金属网质轻，易在铺设过程中产生褶皱、变形，影响导电性能；

4、表面喷涂铝方式：增重大，成本高，与复合材料部件的结合强度低；

5、黏结金属箔方式：虽然金属箔的质量较轻，有减重的优势，但金属箔的铺设施工工艺复杂，结合强度偏低，综合防雷击效果差。

6、随着新材料技术和工艺的发展，传统的防雷击防护方式逐步被一种将表面膜和延性金属网复合为一体的新型防雷击复合膜所取代。相比之下，新型防雷击复合膜的金属网可以浸润树脂和复合材料一起成型，避免了金属外露，有助于形成稳定的防护层。这种新型防雷击复合膜因具有施工简便、容易修复、与复合材料部件结合强度高，并且能适应大曲率外形部件的优势，而得到了广泛的应用。

7、但现有的新型防雷击复合膜在生产制备过程中需添加环氧稀释剂或挥发性溶剂，把胶体制成低黏度的胶液，通过真空吸注方式成型。成型后的防雷击复合膜表面黏度偏大，不利于后期施工操作。另外，由于挥发性溶剂的引入，会增加后期溶剂回收工艺的难度，也易造成对自然环境的污染破坏。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决防雷击复合膜成型后表面黏度高、施工便利性差、成型过程中挥发性溶剂回收困难和易污染环境的问题，而提供一种航空航天复合材料结构用无溶剂型防雷击复合膜及其制备方法。

2、本发明的第一方面提供了一种无溶剂型防雷击复合膜，所述复合膜包括导电金属网、热熔胶膜和背衬，所述导电金属网通过热熔胶膜粘结固定于背衬上，所述热熔胶膜浸润粘结所述背衬并填充至所述导电金属网的孔隙中；

3、其中，所述热熔胶膜包括以下组分，其中，以重量份计，

4、改性环氧树脂                   55～95份

5、核壳增韧环氧树脂               15～40份

6、固化剂                         5～13份；

7、其中，所述改性环氧树脂包括液体改性环氧树脂和固体改性环氧树脂；

8、优选地，以重量份计，所述改性环氧树脂包括30～50份液体改性环氧树脂和25～45份固体改性环氧树脂。

9、根据第一方面的复合膜，其中，所述液体改性环氧树脂选自双酚a型环氧树脂和/或氨基四官能团环氧树脂；和/或

10、所述固体环氧树脂选自联苯型环氧树脂、双酚a型环氧树脂、苯氧型环氧树脂中的一种或多种。

11、根据第一方面的复合膜，其中，所述核壳增韧环氧树脂选自epx-140、re728、xp-425中的一种或多种；和/或

12、所述固化剂选自双氰胺类固化剂。

13、根据第一方面的复合膜，其中，所述热熔胶膜进一步包括触变剂、促进剂和/或偶联剂；

14、优选地，所述触变剂为气相二氧化硅；

15、优选地，所述促进剂选自有机脲型促进剂和/或咪唑型促进剂；和/或

16、优选地，所述偶联剂选自γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种；

17、更优选地，以重量份计，所述热熔胶膜包括1～6份触变剂、1～8份促进剂和/或0.5～2份偶联剂。

18、根据第一方面的复合膜，其中，所述背衬的材料为聚酯、玻璃纤维毡或无纺布；

19、优选地，所述背衬每平方米克重为8-25g。

20、根据第一方面的复合膜，其中，所述复合膜的至少一侧还设置有双硅离型纸；

21、优选地，所述双硅离型纸两面平均剥离强度为10～25g/m2。

22、本发明的第二方面提供了第一方面所述的无溶剂型防雷击复合膜的制备方法，包括以下步骤：

23、(1)制备热熔胶体：

24、将核壳增韧环氧树脂、固体改性环氧树脂和60～85％重量份的液体改性环氧树脂在第一温度下混合均匀得到a组分；

25、将剩余的液体改性环氧树脂与固化剂、任选的触变剂、任选的促进剂和任选的偶联剂在第二温度下混合均匀得到b组分；

26、将a组分和b组分在真空条件和第三温度下混合搅拌均匀得到热熔胶体，优选地，真空度≤-0.08mpa；

27、(2)制备热熔胶膜：

28、将步骤(1)所得热熔胶体在背衬表面在热熔涂布成膜得到热熔胶膜；优选地，所述背衬的背面设置有双硅离型纸；

29、(3)制备无溶剂型防雷击复合膜：

30、将步骤(2)所得热熔胶膜与金属网通过平板热压方法复合为一体，得到无溶剂型防雷击复合膜。

31、根据第二方面的制备方法，其中，步骤(1)中，第一温度为130～150℃；

32、第二温度为50～70℃；和/或

33、第三温度≤70℃。

34、根据第二方面的制备方法，其中，步骤(2)中，所述热熔涂布温度为50±5℃；和/或

35、所述热熔涂布速度为1～4m/min。

36、根据第二方面的制备方法，其中，步骤(3)中，所述平板热压温度为38～60℃；和/或

37、所述平板热压的压强为0.05～0.1mpa。

38、第一方面的无溶剂型防雷击复合膜或第二方面所述的制备方法制备的无溶剂型防雷击复合膜在航空航天领域中的应用。

39、本发明无溶剂型防雷击复合膜的有益效果包括但不限于：

40、1、本发明通过制备一种无溶剂型热融胶体，先以热融涂布方式与背衬材料复合，再用平板加热压力成型机把热熔胶膜与扩展金属网复合为防雷击复合膜。整个制备过程通过控制温度来调节热熔胶体黏度，实现胶体与背衬材料和扩展金属网的一体成型，生产过程中无任何溶剂的引入，工艺省时、简便、环保。

41、2、本发明的防雷击表面膜，表面平整光滑，胶体初始表面黏度适中，既可以修饰预浸料固化后表面缺胶、贫胶和针孔的现象，又具备优异的防雷击性能。