(12)發(fā)明專利驗(yàn)室)專利權(quán)人浙江理工大學(xué)(72)發(fā)明人戚棟明聶磊朱晨凱李家煒嚴(yán)小飛楊曉明夏厚君司33200B29K105/00(2006.01)審查員李閃一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)本發(fā)明公開了一種多尺度界面增韌樹脂基發(fā)明的創(chuàng)新點(diǎn)在于通過對(duì)纖維與樹脂界面以及有機(jī)框架等增韌手段對(duì)復(fù)合材料面板的增韌層強(qiáng)度提升了86.5%,沖擊強(qiáng)度提升了63.2%,層間剪切強(qiáng)度提升了78.8%。本發(fā)明制備21.一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將表面處理后的玻璃纖維50-100重量份，放入纖維解離器中，加入10-50重量份粘合2)將金屬粒子10～20重量份，按照質(zhì)量1:1.5～3與去離子水配置溶液，與預(yù)制體A混3)將10-60重量份納米片材與去離子水按照質(zhì)量比1:1.5～3配置成溶液中，超聲制得分散液，將分散液和相對(duì)于分散液6～12%wt的增韌功能的樹脂倒入上述的預(yù)制體B中，攪拌，充分混合，通過造紙工藝，制備未干燥的增韌纖維氈一預(yù)制體C,將10-40份MOFs金屬有機(jī)框架，均勻噴灑在預(yù)制體C上，得到一塊增韌層，將兩塊增韌層通過自身物理機(jī)械作用粘4)將纖維增強(qiáng)體，放入有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂中進(jìn)行表面改性，浸漬后取出，得到碳纖維基材，從下到上依次放置底層增韌氈、碳纖維基材、表面增韌層，完成主體結(jié)構(gòu)的組裝，隨后在主體結(jié)構(gòu)上依次鋪設(shè)脫模布、透氣氈和導(dǎo)流網(wǎng)，使用密封膠將上述工裝整體密封，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端口接至調(diào)配好的環(huán)氧樹脂，打開真空泵閥門，待樹脂完全浸潤和固化后，取出模具，得到所制備的纖維增韌復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在將玻璃纖維放置450℃~550℃的馬弗爐中保溫30-90min,之后分散在丙酮或丁酮中，進(jìn)行超聲的表面清理，乙醇和去離子水分別洗滌，隨之轉(zhuǎn)移到烘箱中干燥并收集，得到表面處理后的玻璃纖維。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，步驟1)中，隨之轉(zhuǎn)移到55℃~65℃烘箱中干燥并收集。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在所述的抗靜電劑為陽離子型抗靜電劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在所述的增韌功能的樹脂為有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂；所述的MOFs金屬有機(jī)框架為金屬有機(jī)框架ZIF-8。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在3技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及增韌樹脂基復(fù)合材料制備領(lǐng)域，具體涉及一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法。背景技術(shù)[0002]樹脂基復(fù)合材料由于具有良好的熱穩(wěn)定性、耐腐蝕性和較好的力學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于汽車、軌道交通和航空航天領(lǐng)域，其產(chǎn)量和應(yīng)用水平也能從側(cè)面反應(yīng)一個(gè)國家的工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)程度。但樹脂基體的交聯(lián)密度大，與固化劑反應(yīng)后，剛性變大，存在著脆性大的問題。同時(shí)，夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料在使用過程中受到?jīng)_擊時(shí)容易造成為微裂紋和分層，裂紋和分層的進(jìn)一步擴(kuò)展導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)失效，從而限制其應(yīng)用領(lǐng)域。為了提高樹脂基復(fù)合材料的抗沖擊性能，一般是通過提高復(fù)合材料的韌性來實(shí)現(xiàn)。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料作為一種質(zhì)輕、高剛性和高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)材料，在先進(jìn)工程領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料主要有兩種方式：一是增韌環(huán)氧樹脂基體，二是對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行層間增韌。層間增韌是在復(fù)合材料基體間插入薄的增韌材料層，以改善復(fù)合材料的斷裂韌性和抗沖擊能力。傳統(tǒng)的原位增韌技術(shù)會(huì)大大增加樹脂基體的粘度，而層間增韌可最大限度地保護(hù)樹脂基體的力學(xué)性能。層間“離位”增韌即將樹脂基體的主組分與增韌組分分離，將增韌效果定域在對(duì)復(fù)合材料韌性貢獻(xiàn)最大的層間位置，從而最大限度地獲得增韌效果。但纖維層間增韌存在著增韌層與樹脂基體結(jié)合力差、樹脂不能完全滲透增韌層等問題，低速?zèng)_擊會(huì)導(dǎo)致層間富樹脂區(qū)域的斷裂，形成分層損傷，會(huì)大大降低復(fù)合材料的力學(xué)性能。夾層結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料在使用過程容易出現(xiàn)面/芯結(jié)構(gòu)脫粘破壞，面/芯脫粘會(huì)很大程度上影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的性能，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞或失效，而在受力過程中，夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的表皮面板主要承擔(dān)彎曲、扭轉(zhuǎn)和各種內(nèi)載荷作用，中間芯材主要負(fù)責(zé)傳遞平面剪切和壓縮載荷，面板應(yīng)變較[0003]CN103554478B公開了一種可層間增韌雙馬樹脂基復(fù)合材料的含磷聚芳醚酮及其增韌膜，針對(duì)RTM成型工藝用雙馬樹脂體系制備復(fù)合材料層合板的特定工藝要求，設(shè)計(jì)了一種與雙馬樹脂RTM成型工藝相匹配的層間增韌用含磷聚芳醚酮薄膜。可保持完整膜結(jié)構(gòu)，有效避免注射過程中薄膜溶解使樹脂粘度突增，造成樹脂流動(dòng)困難等問題，該膜使得復(fù)合材料層間韌性大幅提升，沖擊壓縮強(qiáng)度從160MPa提高到了255MPa,同時(shí)含磷聚芳醚酮具有優(yōu)異的耐熱性能。[0004]CN107141717A報(bào)道了一種透明自增韌雙氰胺/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的制備方法。針對(duì)雙氰胺固化環(huán)氧體系放熱量大、熱量集中、樹脂和固化劑分相以及固化產(chǎn)物脆性大、不透明的問題，將液態(tài)環(huán)氧樹脂、固態(tài)環(huán)氧樹脂、雙氰胺固化劑和促進(jìn)劑采用溶液反應(yīng)制備一種環(huán)氧樹脂，該體系較通常雙氰胺/環(huán)氧樹脂體系的峰值熱流量降低48%以上，放熱量降低38%以上，同時(shí)樹脂的斷裂伸長率達(dá)到3.5%以上，拉伸強(qiáng)度達(dá)到80MPa,沖擊強(qiáng)度達(dá)到24KJ/m2以上。[0005]CN112208161A發(fā)明了一種層狀纖維體增韌樹脂基復(fù)合材料及其制備方法。通過4將硅酸鋁纖維布表面刻蝕和羥基化處理獲得纖維預(yù)制體A,將氧化鋁纖維布先后使用硅溶膠溶液填充處理以及碳納米管表面改性得到預(yù)制體C,在纖維預(yù)制體A和纖維預(yù)制體C表面涂敷聚酰胺樹脂溶液，疊層放置并壓制成型，得到的層狀纖維體增韌樹脂基復(fù)合材料。該發(fā)明所述制備方法有效的改善了纖維界面的微觀結(jié)構(gòu)和不同組向纖維之間的力學(xué)結(jié)合作用，在宏觀上展現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，彎曲強(qiáng)度與對(duì)照組相比提升了202.8%。發(fā)明內(nèi)容[0006]纖維-樹脂界面結(jié)合能力是影響增韌效果的主要影響因素。本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所述的一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與制備方自增韌五個(gè)不同尺度。界面增韌即將增韌效果定域在對(duì)復(fù)合材料韌性貢獻(xiàn)最大的表層位置，從而最大限度地獲得增韌效果。界面增韌效果的好壞會(huì)直接影響復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的性能。[0007]本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種三明治多夾層結(jié)構(gòu)，以纖維增強(qiáng)體為“芯”,增韌纖維層為維增韌層。[0008]本發(fā)明從提升夾芯結(jié)構(gòu)的面-芯界面韌性著手，延緩?qiáng)A芯材料由分層引發(fā)的提前失效，解決了玻璃纖維氈作為碳纖維樹脂基復(fù)合材料的增韌層在受力過程中會(huì)分層脫落的問題，在保持復(fù)合材料原有的穩(wěn)定性前提下，極大地提升了復(fù)合材料的力學(xué)性能。[0009]本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合或芳綸纖維、聚乙烯纖維等合成纖維，尼龍、二氧化硅和二氧化鈦等納米粒子；羥基化多壁料；熱固性樹脂或熱塑性樹脂；固化劑；粘合劑和抗靜電劑。多維度納米填料可增加纖維表面粗糙度，且存在的羧基基團(tuán)可與纖維和樹脂中的基團(tuán)鍵合，同時(shí)電離出的H可作為固化劑，參與樹脂的固化過程，減少樹脂的交聯(lián)程度，使樹脂更容易滲透，增加樹脂與增韌層的界面結(jié)合力，進(jìn)而提高復(fù)合材料整體的力學(xué)性能。金屬有機(jī)框架特有的三維骨架結(jié)構(gòu)，可作為載體，將納米填料均勻分在在纖維增韌層中，減少因?yàn)榫奂鴮?dǎo)致的結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，力學(xué)失效的問題。[0011]步驟一：1.確定纖維與樹脂含量的比例，以達(dá)到最佳的纖維增強(qiáng)效果；2.通過配方比；4.確定復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其成型工藝。[0012]本發(fā)明提供一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法，其配方如下：1.纖維與樹脂各占整體復(fù)合材料的50%,纖維50-200份，樹脂50-200份；2.一維納米顆粒5-20份；3.二維納米片材5-35份；4.三維納米骨架2-20份；5.功能性樹脂20-100份；6.粘合劑5-30份；7.抗靜電劑5-20份；進(jìn)一步地，功能性樹脂優(yōu)選具有高強(qiáng)度高韌性樹脂，有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂樹脂、酚醛樹脂或黑色聚砜樹脂中的一種或多種；[0013]步驟二：纖維氈增韌層(蒙皮)的制備：本研究采用抄紙法工藝，將礦物纖維或合成5穩(wěn)定的纖維增韌材料。[0014]進(jìn)一步地，纖維表面預(yù)處理：首先稱取50-100份礦物纖維或合成纖維，(1)礦物纖維：將礦物纖維放置馬弗爐中以5℃-30℃/min升至300-700℃,保溫30-90min,去除表面面部分雜質(zhì)，煅燒后的礦物纖維分散在丙酮或丁酮中進(jìn)行2-4h超聲表面清理，乙醇和去離子水或蒸餾水分別洗滌三次，去除丙酮或丁酮，隨之轉(zhuǎn)移到40-80℃烘箱中干燥并收集。減量處理。將合成纖維放置聚乙烯醇、聚丙烯酸、羥甲基纖維素、硅酸鈉和非離子表面活性劑溶液中浸泡10-50min,以除去纖維表面漿料，隨之放入30-60℃的水中清洗，最后用去離子水或蒸餾水反復(fù)洗滌三次，完成退漿精煉前處理，將退漿精煉完的合成纖維在濕熱、助劑和機(jī)械揉搓作用下進(jìn)行松弛加工和預(yù)定形，以消除纖維在退漿精煉過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高纖維自身強(qiáng)度和韌性，一般滌綸類合成纖維還需堿減量處理，即將纖維放入高溫和較濃的燒堿溶液中浸泡，以達(dá)到纖維最佳性能。[0016]更進(jìn)一步地，稱取前處理后的礦物纖維或合成纖維，放入1000ml的纖維解離器中，加入5-30份粘合劑、5-20份抗靜電劑、攪拌3-10min,制得預(yù)制體A;[0018]進(jìn)一步地，將聚多巴胺、六方氮化硼、羥基化碳納米管和MXene等納米片材5-35份與去離子水或蒸餾水按照質(zhì)量比1:1、1:2或1:4配置成溶液中，超聲30-80min制得分散液，將分散液和特定增韌功能的樹脂倒入上述的預(yù)制體B中，攪拌10-60min,充分混合，通過抽濾制備未干燥的增韌纖維氈，稱之為預(yù)制體C;[0019]進(jìn)一步地，將2-20份MOFs金屬有機(jī)框架配置成溶液，通過氣制體C上；[0020]進(jìn)一步地，按照上述方法制備預(yù)制體C,將噴灑后的未干燥的兩片增韌層通過物理機(jī)械作用粘附，形成一塊完整結(jié)構(gòu)的增韌層，送入30-80℃的平板干燥機(jī)中干燥15-90min。[0021]進(jìn)一步地，所制備的增韌纖維氈面重10-200g/m3,厚度為0.05-2mm;[0022]進(jìn)一步地，按照上述方法，制備多塊增韌纖維氈，將制備好的增韌纖維氈儲(chǔ)存在干燥的環(huán)境中，用于下一步復(fù)合材料制備工藝。[0023]進(jìn)一步地，芯材纖維增強(qiáng)體的預(yù)處理：選用碳纖維、碳化硅等礦物纖維為復(fù)合材料的主體，稱取纖維50-100份，將纖維浸漬在濃度為2-10mol/L的鹽酸或硫酸中浸泡10-60min,隨后水洗至中性，再用無水乙醇洗滌三次，30-90℃烘干30-120min,以去除纖維上的助劑和雜質(zhì)，有利于在成型工藝中，更好的增韌層和樹脂結(jié)合；[0024]步驟三：采用VARTM成型工藝制備增材組裝鋪設(shè)，隨后樹脂在真空負(fù)壓的作用下完成浸潤并固化成型。至適當(dāng)尺寸，使用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行簡易清潔后備用，由于碳纖維布較厚，不利于樹脂的流[0027]進(jìn)一步地，從下到上依次放置增韌層一纖維基材(4-20層)一增韌層，其中增韌層至少一層，隨后完成主體結(jié)構(gòu)的組裝，將其6[0028]進(jìn)一步地，在主體結(jié)構(gòu)上依次鋪設(shè)脫模布、透氣氈和導(dǎo)流網(wǎng)，使用密封膠將上述工裝整體密封，并預(yù)留位置相對(duì)的兩個(gè)接口，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端密封備[0030]進(jìn)一步地，將上述備用的端口接至調(diào)配好的樹脂中，打開真空泵閥門；樹脂隨之開[0031]作為優(yōu)選，一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：[0032]1)將表面處理后的玻璃纖維50-100重量份，放入纖維解離器中，加入10-50重量份[0034]將玻璃纖維放置450℃~550℃的馬弗爐中保溫30-90min,之后分散在丙酮或丁酮中，進(jìn)行超聲的表面清理，乙醇和去離子水分別洗滌，隨之轉(zhuǎn)移到烘箱中干燥并收集，得到表面處理后的玻璃纖維。[0035]進(jìn)一步優(yōu)選，將玻璃纖維放置500℃的馬弗爐中保溫60min。[0038]作為優(yōu)選，隨之轉(zhuǎn)移到55℃~65℃烘箱中干燥并收集，進(jìn)一步優(yōu)選，隨之轉(zhuǎn)移到60℃烘箱中干燥并收集。[0041]2)將金屬粒子10～20重量份，按照質(zhì)量1:1.5～3與去離子水配置溶液，與預(yù)制體A[0042]3)將10-60重量份納米片材與去離子水按照質(zhì)量比1:1.5～3配置成溶液中，超聲制得分散液，將分散液和相對(duì)于分散液6～12%wt的增韌功能的樹脂倒入上述的預(yù)制體B屬有機(jī)框架，均勻噴灑在預(yù)制體C上，得到一塊增韌層，將兩塊增韌層通過自身物理機(jī)械作[0043]4)將30-100份纖維增強(qiáng)體，放入有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂中進(jìn)行表面改性，浸主體結(jié)構(gòu)的組裝，隨后在主體結(jié)構(gòu)上依次鋪設(shè)脫模布、透氣氈和導(dǎo)流網(wǎng)，使用密封膠將上述工裝整體密封，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端口接至調(diào)配好的150-200份環(huán)氧樹得到所制備的纖維增韌復(fù)合材料。[0045]納米片材優(yōu)選10重量份(5～15重量份)碳納米管。[0046]步驟3)中，增韌功能的樹脂(優(yōu)選有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂)。[0047]MOFs金屬有機(jī)框架優(yōu)選金屬有機(jī)框架(ZIF-8)10份，配置成溶液，通過氣泵噴筆均勻噴灑在預(yù)制體C上。7[0048]所述的烘干的條件為：送入50～70℃平板干燥機(jī)中，烘干20-60min,進(jìn)一步優(yōu)選，[0050]主體結(jié)構(gòu)中底層增韌氈為1層。[0051]碳纖維基材為12～18層。[0052]主體結(jié)構(gòu)中表面增韌層為1層。[0053]環(huán)氧樹脂優(yōu)選100環(huán)氧樹脂(LY,1572,亨斯邁新材料(廣東)有限公司)),以及配套固化劑25份。[0054]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有[0055]本發(fā)明制備的纖維增韌復(fù)合材料，在對(duì)纖維增韌層功能改性后，大大改善了纖維與樹脂間結(jié)合力差而導(dǎo)致的纖維增韌層與復(fù)合材料芯材發(fā)生分層，嚴(yán)重影響復(fù)合材料力學(xué)性能的問題。所制備的復(fù)合材料在抗彎曲、拉伸和抗沖擊測(cè)試下均表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能。與對(duì)照組相比，最佳配比下，彎曲性能上升可達(dá)65.3%,拉伸強(qiáng)度上升可達(dá)68.4%,抗沖擊強(qiáng)度上升可達(dá)60.4%。本發(fā)明方法步驟簡單，可控性好，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定連續(xù)生產(chǎn)，可改善纖維和樹脂界面之間的結(jié)合力，最大限度地發(fā)揮其力學(xué)性能，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，可持續(xù)發(fā)展，具有良好的發(fā)展前景。附圖說明[0056]圖1為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及復(fù)合材料制備流程圖；具體實(shí)施方式[0058]本發(fā)明通過設(shè)計(jì)一種三明治多夾層結(jié)構(gòu)，以纖維增強(qiáng)體為“芯”,增韌纖維層為維增韌層。結(jié)構(gòu)如圖1所示。[0059]VARTM成型工藝流如圖2所示。首先，選用鋼化玻璃作為單面模具1,在表面涂抹一真空袋剪至適當(dāng)尺寸，使用鼓風(fēng)機(jī)對(duì)其進(jìn)行簡易清潔后備用，由于碳纖維布較厚，不利于樹脂的流動(dòng)，因此將其四周裁切出45°,以輔助樹脂充模流動(dòng)。從下到上依次放置增韌層一纖維基材一增韌層，完成主體結(jié)構(gòu)的組裝，形成層壓板2,將其放置模1上。放置擋條3保持層壓板2固定，進(jìn)一步地，依次在層壓板2上鋪設(shè)脫模布4,模具四周貼上密封膠5,層壓板2周圍鋪設(shè)導(dǎo)流管6,同時(shí)在導(dǎo)流管6上鋪設(shè)脫模布4和導(dǎo)流網(wǎng)7,將隔離膜8整齊鋪在脫模布4上，放置均壓板9,最后放置一層透氣氈10,鋪設(shè)真空袋11,連接導(dǎo)流管6與樹脂管，密封真空袋膜44,安裝真空閥組12,使用密封膠5將上述工裝整體密封，并預(yù)留位置相對(duì)的兩個(gè)接口，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端密封備用，檢查模具氣密性，以維持0.最后，將上述備用的端口接至調(diào)配好的樹脂中，打開真空泵閥門；樹脂隨之開始浸潤主體結(jié)[0060]金屬有機(jī)框架ZIF-8制備方法如下：首先，用電子天平稱取2.95gZn(NO?)?·6H?0和86.5g1,2-二甲基咪唑，將兩種原料分別加入到200ml超純水中，在磁力攪拌器下室溫?cái)嚢?0min,將兩種溶液混合，繼續(xù)攪拌40min,用超純水重復(fù)洗滌三次，并離心(9000r/min,12min),洗滌離心后，放入60℃烘箱中干燥12h,即得到ZIF-8白色粉末(1,2-二甲基咪唑分子式：C?H?N?,分子量為96.13;六水合硝酸鋅分子式：Zn(NO?)?·6H?0,分子量為297.49,均為阿拉丁試劑(上海)有限公司提供)。[0061]實(shí)施例里中的聚氧化乙烯PEO采用分子量為1000000廣州市利厚貿(mào)易有限公司的[0062]實(shí)施例里中的抗靜電劑為陽離子型抗靜電劑(聚季銨鹽-11,山東佰仟化工有限公司)。[0063]實(shí)施例里中的納米片材為多壁碳納米管(外徑8-15納米，長度50um,阿拉丁試劑(上海)有限公司)。[0064]實(shí)施例里中的玻璃纖維(中國巨石集團(tuán)有限公司，562A短切玻璃纖維)。[0065]實(shí)施例里中的有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂選用濟(jì)寧棠邑化工有限公司，1910R的[0068]一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法：稱取玻璃纖維，將玻璃纖維放置500℃的馬弗爐中保溫60min,去除表面面部分雜質(zhì)，處理后的玻璃纖維分散在丙酮中，進(jìn)行4h超聲的表面清理，乙醇和去離子水分別洗滌三次，去除丙酮，隨之轉(zhuǎn)移到60℃烘箱中干燥并收集。[0069]稱取50份表面處理后的玻璃纖維，放入1000ml的纖維解離器中，加入粘合劑(聚氧化乙烯(PEO)20份),抗靜電劑(陽離子型抗靜電劑5份),攪拌5min,制得預(yù)制體A;[0070]將金屬粒子(Ni納米粒子)15份，按照質(zhì)量1:2與去離子水配置溶液，與預(yù)制體A混合，制備預(yù)制體B;將納米片材(10份碳納米管)與去離子水按照質(zhì)量比1:2配置成溶液中，超聲45min制得分散液，將分散液和相對(duì)于分散劑質(zhì)量8%wt特定增韌功能的樹脂(有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂)倒入上述的預(yù)制體B中，攪拌30min,充分混合，,通過傳統(tǒng)造紙工藝，制備未干燥的增韌纖維氈一預(yù)制體C,將MOFs金屬有機(jī)框架(金屬有機(jī)框架(ZIF-8))10份，配增韌層通過自身物理機(jī)械作用粘接，送入60℃平板干燥機(jī)中，40min,烘干以備用。[0071]采用VARTM成型工藝制備增韌復(fù)合材料，將纖維增強(qiáng)體(碳纖維),放入不同濃度的有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂中，具體為8wt%,進(jìn)行表面改性，浸漬15min后取出，將50份前處理后的碳纖維布和增韌纖維氈放置在脫模劑處理后的鋼化玻璃上，從下到上依次放置增韌氈(1層)—碳纖維基材(15層)一增韌層(1層),完成主體結(jié)構(gòu)的組裝，隨后在主體結(jié)構(gòu)上依次鋪設(shè)脫模布、透氣氈和導(dǎo)流網(wǎng)，使用密封膠將上述工裝整體密封，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端口接至調(diào)配好的環(huán)氧樹脂(100環(huán)氧樹脂(LY,1572,亨斯邁新材料(廣東)有限公司))以及配合的固化劑25份),將環(huán)氧樹脂與固化劑均勻混合，打開真空泵閥門，待樹脂完全浸潤和固化后，取出模具，得到所制備的纖維增韌復(fù)合材料。[0072]通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，表征復(fù)合材料的抗彎性能和彎曲過程能量吸收；通過五缺口簡支梁沖擊測(cè)試，表征復(fù)合材料的沖擊韌性和吸收率；通過短梁剪切試驗(yàn)，表征復(fù)合材料層9間的結(jié)合程度。將復(fù)合材料切割成力學(xué)測(cè)試的標(biāo)樣尺寸(彎曲-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ISO178,尺寸50mm×10mm×2mm;拉伸-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ISO527,尺寸200mm×25mm×2mm;沖擊-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)-ISO179,尺寸50mm×10mm×2mm),與對(duì)照組(實(shí)例5)相比，彎曲強(qiáng)度提升了86.5%,沖擊強(qiáng)度提升了63.2%,層間剪切強(qiáng)度提升了78.8%,拉伸強(qiáng)度提升了58.3%。具體數(shù)據(jù)如表一所示。[0073]實(shí)施例2[0074]一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法：稱取玻璃纖維100份，將玻璃纖維放置500℃的馬弗爐中保溫60min,去除表面面部分雜質(zhì)，處理后的玻璃纖維分散在丙酮，進(jìn)行4h超聲的表面清理，乙醇和去離子水分別洗滌三次，去除丙酮，隨之轉(zhuǎn)移到60℃烘箱中干燥并收集。稱取50份表面處理后的玻璃纖維，放入1000ml的纖維解離器中，加入10-50份粘合劑，具體為聚氧化乙烯(PEO)20份，5-20份抗靜電劑，具體為陽離子型抗靜子15份，按照質(zhì)量1:2與去離子水配置溶液，與預(yù)制體A混合，制備預(yù)制體B;將10-60份納米片材，具體為10碳納米管與去離子水按照質(zhì)量比1:2配置成溶液中，超聲45min制得分散液，將分散液和6%wt特定增韌功能的樹脂(具體為有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂)倒入上述的預(yù)制體B中，攪拌30min,充分混合，,通過傳統(tǒng)造紙工藝，制備未干燥的增韌纖維氈一預(yù)制體C,將10-40份MOFs金屬有機(jī)框架，具體為金屬有機(jī)框架(ZIF-8)10份(配置成溶液，通過氣泵噴筆，均勻噴灑在預(yù)制體C上，按照上述放置制備另一塊增韌層，將兩塊增韌層通過自身物理韌復(fù)合材料，將纖維增強(qiáng)體，具體為碳纖維，放入不同濃度的有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂中，具體為6wt%,進(jìn)行表面改性，浸漬15min后取出，將50份前處理后的碳纖維布和增韌纖維氈放置在脫模劑處理后的鋼化玻璃上，從下到上依次放置增韌氈(1層)一碳纖維基材(15層)一增韌層(1層),完成主體結(jié)構(gòu)的組裝，隨后在主體結(jié)構(gòu)上依次鋪設(shè)脫模布、透氣氈和導(dǎo)流網(wǎng)，使用密封膠將上述工裝整體密封，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端口接至調(diào)配好的150-200份環(huán)氧樹脂，具體為100環(huán)氧樹脂(LY,1572,亨斯邁新材料(廣東)有限公司)),固化劑25份，將環(huán)氧樹脂與固化劑均勻混合，打開真空泵閥門，待樹脂完全浸潤和固化后，取出模具，得到所制備的纖維增韌復(fù)合材料。[0075]通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，表征復(fù)合材料的抗彎性能和彎曲過程能量吸收；通過五缺口簡支梁沖擊測(cè)試，表征復(fù)合材料的沖擊韌性和吸收率；通過短梁剪切試驗(yàn)，表征復(fù)合材料層間的結(jié)合程度。將復(fù)合材料切割成力學(xué)測(cè)試的標(biāo)樣尺寸(彎曲-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ISO178,尺寸50mm×10mm×2mm;拉伸-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ISO527,尺寸200mm×25mm×2mm;沖擊-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)-ISO179,尺寸50mm×10mm×2mm),與對(duì)照組(實(shí)例5)相比，所制備的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度上升了65.7%,抗沖擊強(qiáng)度提升了57.7%,層間剪切強(qiáng)度提升了59.6%,拉伸強(qiáng)度提升了45.8%。具體數(shù)據(jù)如表一所示。[0076]實(shí)施例3[0077]一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法：稱取玻璃纖維100份，將玻璃纖維放置500℃的馬弗爐中保溫60min,去除表面面部分雜質(zhì)，處理后的玻璃纖維分散在丙酮中，進(jìn)行4h超聲的表面清理，乙醇和去離子水分別洗滌三次，去除丙酮，隨之轉(zhuǎn)移到60℃烘箱中干燥并收集。稱取50份表面處理后的玻璃纖維，放入1000ml的纖維解離器中，加入10-50份粘合劑，具體為聚氧化乙烯(PEO)20份，5-20份抗靜電劑，具體為陽離子型分散液，將分散液和4%wt特定增韌功能的樹脂(具體為有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂)倒入增韌纖維氈放置在脫模劑處理后的鋼化玻璃上，從下到上依次放置增韌氈(1層)一碳纖維接至調(diào)配好的150-200份環(huán)氧樹脂，具體為100環(huán)氧樹脂(LY,1572,亨斯邁新材料(廣東)有尺寸50mm×10mm×2mm),與對(duì)照組(實(shí)例5)相比，所制備的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度上升了62.7%,抗沖擊強(qiáng)度提升了53.8%,層間剪切強(qiáng)度提升了51.9%,拉伸強(qiáng)度提升了42.3%。分散液，將分散液和2%wt特定增韌功能的樹脂(具體為有機(jī)硅改性水性聚氨酯樹脂)倒入11增韌纖維氈放置在脫模劑處理后的鋼化玻璃上，從下到上依次放置增韌氈(1層)一碳纖維基材(15層)一增韌層(1層),完成主體結(jié)構(gòu)的組裝，隨后在主體結(jié)構(gòu)上依次鋪設(shè)脫模布、透氣氈和導(dǎo)流網(wǎng)，使用密封膠將上述工裝整體密封，一端通過緩沖罐連接至真空泵，另一端口接至調(diào)配好的150-200份環(huán)氧樹脂，具體為100環(huán)氧樹脂(LY,1572,亨斯邁新材料(廣東)有限公司)),固化劑25份，將環(huán)氧樹脂與固化劑均勻混合，打開真空泵閥門，待樹脂完全浸潤[0081]通過三點(diǎn)彎曲實(shí)驗(yàn)，表征復(fù)合材料的抗彎性能和彎曲過程能量吸收；通過五缺口簡支梁沖擊測(cè)試，表征復(fù)合材料的沖擊韌性和吸收率；通過短梁剪切試驗(yàn)，表征復(fù)合材料層間的結(jié)合程度。將復(fù)合材料切割成力學(xué)測(cè)試的標(biāo)樣尺寸(彎曲-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ISO178,尺寸50mm×10mm×2mm;拉伸-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)ISO527,尺寸200mm×25mm×2mm;沖擊-測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)-ISO179,尺寸50mm×10mm×2mm),與對(duì)照組(實(shí)例5)相比，所制備的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度上升了54.9%,抗沖擊強(qiáng)度提升了50.2%,層間剪切強(qiáng)度提升了46.1%,拉伸強(qiáng)度提升了34.4%。具體數(shù)據(jù)如表一所示。[0083]一種多尺度界面增韌樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法：稱取玻璃纖維50為陽離子抗靜電劑10份，攪拌25-30min,按照上述放置再制備一塊增韌層