專利名稱：具有可調電阻率的纖維增強聚合物復合材料及其制備方法
技術領域：
本發明的公開內容 涉及聚合物復合材料,更特別涉及具有特制(tailor made)電性質的復合材料，及其制備方法。
背景技術：
在其表面所需的電阻率方面，傳統纖維增強聚合物(FRP)為材料設計者提供了非常有限的范圍。而玻璃FRP (GFRP)提供了高度絕緣的表面(表面電阻率>109Q/Sq.)，碳FRP (CFRP)表面導電更強(表面電阻^ 10°Q/Sq.)。然而，現有技術不允許這些FRP材料以任何用戶指定的中間表面電阻率(intermediate surface resistivity value)值進行調節。本技術可以幫助在傳統玻璃或碳增強的基于熱固性聚合物的復合材料中實現這一點，其中，根據最終用途的具體要求，表面電阻率值可以調整到任何給定的量級，其范圍為IO9 Ω /sq.到 10 1 Ω /sq. ο聚合物復合材料本身時常不利于要求具體范圍的材料電阻率的某類電氣/電磁應用。事實上，如果將材料的整個范圍按照其各自的表面電阻率進行布置(place)，會得到如表I所示的電阻率梯。表I:電阻率梯
權利要求
1.一種用于制備可調表面電阻率的纖維增強聚合物(FRP)復合材料的方法，所述方法包括以下操作 a.在基質樹脂系統中均勻混合按重量計1-30%的導電填料以獲得樹脂混合物； b.使用所述樹脂混合物潤濕干燥的預制品； c.壓制經潤濕的預制品以獲得綠色復合材料； d.固化所述綠色復合材料；以及 e.后固化經固化的復合材料以制備所述FRP復合材料。
2.根據權利要求I所述的方法，其中，所述填料選自包括導電炭黑、鍍銀空心玻璃微球和碳納米管的組。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，將按重量計為所述樹脂混合物的約1%到約10%范圍的所述導電炭黑手動均勻地混合于所述基質樹脂中。
4.根據權利要求2所述的方法，其中，將按重量計為所述樹脂混合物的約1%到約30%范圍的所述鍍銀空心玻璃微球手動均勻地混合于所述基質樹脂中。
5.根據權利要求2所述的方法，其中，將按重量計為所述樹脂混合物的約0.1%到約4%范圍的所述碳納米管通過超聲處理和剪切均質方法均勻混合于所述基質樹脂中。
6.根據權利要求I所述的方法，其中，所述經潤濕的預制品的壓制使用選自包括真空加壓袋、相對模成型、壓塑成型和高壓釜成型的組的方法進行。
7.根據權利要求I所述的方法，其中，所述綠色復合材料的固化在室溫下進行約24小時，或者在約80°C到約180°C范圍的升高溫度下進行約2到4小時。
8.根據權利要求I所述的方法，其中，所述后固化在約120°C到約350°C范圍的溫度下進行約2-4小時。
9.FRP復合材料，包含在基質樹脂系統中按重量計約1%到約30%范圍的導電填料，其中，所述FRP復合材料的密度范圍為約0. 9g/cc到約2. Og/cc，表面電阻率范圍為約IO9Q/sq.到約KT1 Q /sq.，環境溫度儲能模量范圍為約4GPa到約15GPa，ILSS范圍為約15MPa到約50MPa，且能夠耐受高達170°C的溫度。
10.根據權利要求9所述的FRP復合材料，其中，所述填料選自包括導電炭黑、鍍銀空心玻璃微球和碳納米管的組。
11.根據權利要求10所述的FRP復合材料，其中，所述導電炭黑的粒徑范圍為約10微米到約100微米,且體電阻率小于約100 Q-cm。
12.根據權利要求10所述的FRP復合材料，其中，所述鍍銀空心玻璃微球的直徑范圍為約20微米到約200微米，銀含量范圍為所述微球的整體重量的約10%到約50%。
13.根據權利要求10所述的FRP復合材料，其中，所述碳納米管是單壁或多壁的，外徑范圍為約2nm到約lOOnm，長度范圍為約IOOnm到約2000nm，選自包括粗制碳納米管、純度范圍為按重量計約30%到100%的純化碳納米管、非功能化碳納米管和功能化碳納米管，其中，所述功能化是使用胺或羥基封端進行的。
14.根據權利要求9所述的FRP復合材料，其中，增強纖維選自包括玻璃纖維、碳纖維、和芳綸纖維的組，形式為選自紡織織物、單向帶、和短切氈的組。
15.根據權利要求9所述的FRP復合材料，其中，所述基質樹脂系統包括樹脂和固化劑，其中所述樹脂為選自包括酚醛基環氧樹脂、DGEBA基環氧樹脂、乙烯基酯和聚酯的組的熱固性樹脂，且用于環氧樹脂的所述固化劑選自包括二乙三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)、二氨基二苯甲烷(DDM)和二氨基二 苯砜(DDS)的組。
全文摘要
本發明涉及聚合物復合材料，更特別地涉及具有109Ω/sq到10-1Ω/sq.范圍的特制表面電阻率的復合材料，以及聚合物復合材料的制備方法。用于制備纖維增強聚合物(FRP)復合材料的方法，所述方法包括以下操作在基質樹脂系統中均勻混合按重量計1到30%的不同導電填料以得到樹脂混合物；用樹脂混合物潤濕干燥的預制品；壓制潤濕的預制品以得到綠色復合材料；固化綠色復合材料；以及后固化經固化的復合材料以制備FRP復合材料。
文檔編號B29C70/88GK102686383SQ201080053056
公開日2012年9月19日 申請日期2010年11月22日 優先權日2009年11月24日
發明者桑達拉姆·桑卡蘭, 薩姆德拉·達斯古普塔, 麥迪謝蒂·納拉亞南·拉奧·賈格迪施·庫馬爾 申請人:國防研究與發展組織總指揮部 (Drdo)