【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及改性碳纤维金属层合板，具体为一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板及制备方法。
技术介绍
1、在航空航天、汽车、国防等高新
，纤维-金属层合板得到个广泛的应用。纤维-金属层合板结合了纤维的抗疲劳性、高比强度和金属的断裂韧性、抗冲击性能，是一种性能优异的轻量化材料；
2、在现有技术中，碳纤维金属层合板，在纤维-金属层合板的纤维复材基体中加入增强填料能够改善纤维-金属层合板的性能。一般纤维复合材料的纵向拉伸强度较高，但其弯曲性能较差，因此，需要一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板及制备方法，来解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板及制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，包括结构相同的第一金属层合板和第二金属层合板，所述第一金属层合板和第二金属层合板为5层结构；
3、所述第一金属层合板和第二金属层合板由面板a、夹芯板a面板b、夹芯板b和面板c构成，所述面板a和面板b为镁合金板，所述夹芯板a和夹芯板b为碳纤维板，且面板与夹芯板通过树脂胶粘合组成一个完整结构；
4、所述夹芯板a和夹芯板b由环氧树脂和碳纤维布热压而成；
5、所述第一金属层合板a和第二金属层合板b的外部装配有包边层，所述包边层的两侧外壁均安装有拼接条；
6、两侧所述拼接条的侧壁开设有弧形孔，所述弧形孔内
7、两侧所述拼接条的上侧壁设有沉头槽，且沉头槽与弧形孔相连通；
8、所述沉头槽内装配有限位帽，所述限位帽的下端安装有螺筒，所述螺筒套接在弧形插杆的外部；
9、所述螺筒的外部位于限位帽的下端套装有橡胶垫a和橡胶垫b。
10、优选的，所述橡胶垫a面向橡胶垫b的侧壁安装有橡胶块，所述橡胶垫a和橡胶垫b的外圆直径均大于弧形孔的内径。
11、优选的，所述螺筒的内壁设置有内螺纹，所述弧形杆的端部外壁设置有外螺纹，且内螺纹与外螺纹相配合。
12、优选的，两侧所述拼接条的侧壁开设有卡槽，所述包边层卡接在卡槽内。
13、优选的，两侧所述拼接条的外壁安装有钩座，所述钩座的侧壁开设有转腔，所述转腔内卡接有挂钩。
14、一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，包括以下步骤：s1材料制备、s2材料整备、s3板材增铺和s4板材合成；
15、步骤s1材料制备设计包括以下步骤；
16、s11：材料预备，夹芯板a和夹芯板b的碳纤维增强树脂复合板是一种箬叶纤维素呈梯度变化的质量分数的改性碳纤维复合材料，碳纤维板由环氧树脂和碳纤维布热压而成；
17、s12：材料剪裁，通过步骤s11设计后，面板a和面板b通过剪切机进行剪裁；
18、步骤s2材料整备包括以下步骤：
19、s21：材料加工，箬叶纤维素是新鲜箬叶经过30天干燥，粉碎筛分、化学处理、清洗烘干等步骤后制备而成；
20、将新鲜箬叶经过30天干燥，箬叶放入粉碎机中打碎10-30min，然后用筛网进行筛分，随后使用球磨机将打碎的箬叶进行球磨处理40-60min；将处理后的箬叶细粉放入5wt.％naoh溶液中浸泡4-5h；浸泡后，用清水反复清洗箬叶细粉，之后将其放入烘箱中，在90-100℃下烘干；烘干后再次进行筛分得到箬叶纤维细粉；
21、步骤s3板材增铺包括以下步骤：
22、s31：热压成型，碳纤维增强树脂复合板采用热压成型制备，叠层方式为涂有环氧树脂的碳纤维布单向铺层，共16层；
23、s32：热压制备，将所述涂有箬叶纤维素改性环氧树脂的碳纤维布放入模具中，然后将镁合金板放置于碳纤维布上下侧，然后整体放入热压机中压制。
24、s33：板材合成，将涂有箬叶纤维素改性环氧树脂的碳纤维布放入模具中，然后将镁合金板放置于碳纤维布上下侧，然后整体放入热压机中压制，在160-180℃和1-3mp下进行固化处理3-4h，得到若叶纤维素改性碳纤维-镁合金层合板。
25、优选的，步骤s21选取材料还包括：改性环氧树脂中箬叶纤维素质量分数按照厚度方向成梯度变化，箬叶纤维质量分数范围为10wt.％-25wt.％，每层间箬叶纤维质量分数相差5％；
26、步骤s3中镁合金板为az31轧制板材，其化学成分主要包括铝(al)含量为2.5-3.5％，锌(zn)含量为0.6-1.4％，镁(mg)含量为余量。
27、优选的，梯度按照以下函数变化：
28、c1＝10+5(n-1)x100％(n为碳纤维层数，n＝1，2，3，4)
29、c2＝25-5(n-5)x100％(n为碳纤维层数，n＝5，6，7，8)
30、c3＝10+5(n-9)x100％(n为碳纤维层数，n＝9，10，11，12)
31、c4＝25-5(n-13)x100％(n为碳纤维层数，n＝13，14，15，16)。
32、优选的，将箬叶纤维素加入到50-70ml丙酮溶液中进行超声分散30-40min，再将分散好的箬叶纤维素/丙酮溶液与环氧树脂进行超声搅拌45-60min，使其充分混合。将混合物放入烘箱中在70-80℃条件下烘干丙酮，得到箬叶纤维素/环氧树脂混合液；随后按照环氧树脂与固化剂质量比3:1的比例加入固化剂并超声搅拌30-40min，最后得到箬叶纤维素改性环氧树脂。将碳纤维布涂上箬叶纤维素改性环氧树脂，然后再铺一层碳纤维布，重复操作叠放16层。
33、优选的，将箬叶纤维素改性环氧树脂浸涂在t300碳纤维布单向带上，按照箬叶纤维质量分数从5％到25％依次递增铺4层，最下层为箬叶纤维素质量分数为5％的环氧树脂，最上层为箬叶纤维素质量分数为25％的环氧树脂。然后按照对称方式每4层变换一次梯度顺序，一共得到16层浸涂箬叶纤维素改性环氧树脂的碳纤维布。将其与镁合金板按照面板-夹芯板-面板-夹芯板-面板的次序放入到模具中静置1h，然后在160℃和1mpa下固化5h，得到梯度结构碳纤维金属层合板。
34、与现有技术相比，本方案设计了一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板及制备方法，具有下述有益效果：
35、(1)本专利技术从植物纤维能够增强环氧树脂的特点得到启发，设计出一种箬叶纤维改性环氧树脂的碳纤维板层合板。面板为镁合金板，中间夹芯板为若叶纤维素的浓度呈梯度变化的改性环氧树脂碳纤维复合板。箬叶纤维改善环氧树脂的性能，各层间的性能以一定方式过渡，优化了能量传递在刚度、强度及整体性能方面有显著提升。
36、(2)本专利技术面板与夹芯板间通过箬叶纤维素改性环氧树脂进行粘结，使面板与夹芯板更好地连接固定，减少了层间分层现象，提高了材料的使用寿命。
37、(3)本专利技术在对环氧树脂性能增强时使用了箬叶纤维素，箬叶纤维是一种天然植物纤维，制备过本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，包括结构相同的第一金属层合板(1)和第二金属层合板(2)，其特征在于：所述第一金属层合板(1)和第二金属层合板(2)为5层结构；
2.根据权利要求1所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：所述橡胶垫a(11)面向橡胶垫b(14)的侧壁安装有橡胶块(10)，所述橡胶垫a(11)和橡胶垫b(14)的外圆直径均大于弧形孔(8)的内径。
3.根据权利要求1所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：所述螺筒(15)的内壁设置有内螺纹，所述弧形杆(9)的端部外壁设置有外螺纹(16)，且内螺纹与外螺纹(16)相配合。
4.根据权利要求1所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：两侧所述拼接条(3)的侧壁开设有卡槽(4)，所述包边层(2)卡接在卡槽(4)内。
5.根据权利要求4所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：两侧所述拼接条(3)的外壁安装有钩座(5)，所述钩座(5)的侧壁开设有转腔(6)，所述转腔(6)内卡接有挂钩(7)。
6.一种天然纤
7.根据权利要求6所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，其特征在于：步骤S21选取材料还包括：改性环氧树脂中箬叶纤维素质量分数按照厚度方向成梯度变化，箬叶纤维质量分数范围为10wt.％-25wt.％，每层间箬叶纤维质量分数相差5％；
8.根据权利要求7所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，其特征在于：
9.根据权利要求6所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，其特征在于：将箬叶纤维素加入到50-70ml丙酮溶液中进行超声分散30-40min，再将分散好的箬叶纤维素/丙酮溶液与环氧树脂进行超声搅拌45-60min，使其充分混合，将混合物放入烘箱中在70-80℃条件下烘干丙酮，得到箬叶纤维素/环氧树脂混合液；随后按照环氧树脂与固化剂质量比3:1的比例加入固化剂并超声搅拌30-40min，最后得到箬叶纤维素改性环氧树脂，将碳纤维布涂上箬叶纤维素改性环氧树脂，然后再铺一层碳纤维布，重复操作叠放16层。
10.根据权利要求6所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，其特征在于：将箬叶纤维素改性环氧树脂浸涂在T300碳纤维布单向带上，按照箬叶纤维质量分数从5％到25％依次递增铺4层，最下层为箬叶纤维素质量分数为5％的环氧树脂，最上层为箬叶纤维素质量分数为25％的环氧树脂，然后按照对称方式每4层变换一次梯度顺序，一共得到16层浸涂箬叶纤维素改性环氧树脂的碳纤维布，将其与镁合金板按照面板-夹芯板-面板-夹芯板-面板的次序放入到模具中静置1h，然后在160℃和1MPa下固化5h，得到梯度结构碳纤维金属层合板。
...【技术特征摘要】
1.一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，包括结构相同的第一金属层合板(1)和第二金属层合板(2)，其特征在于：所述第一金属层合板(1)和第二金属层合板(2)为5层结构；
2.根据权利要求1所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：所述橡胶垫a(11)面向橡胶垫b(14)的侧壁安装有橡胶块(10)，所述橡胶垫a(11)和橡胶垫b(14)的外圆直径均大于弧形孔(8)的内径。
3.根据权利要求1所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：所述螺筒(15)的内壁设置有内螺纹，所述弧形杆(9)的端部外壁设置有外螺纹(16)，且内螺纹与外螺纹(16)相配合。
4.根据权利要求1所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：两侧所述拼接条(3)的侧壁开设有卡槽(4)，所述包边层(2)卡接在卡槽(4)内。
5.根据权利要求4所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板，其特征在于：两侧所述拼接条(3)的外壁安装有钩座(5)，所述钩座(5)的侧壁开设有转腔(6)，所述转腔(6)内卡接有挂钩(7)。
6.一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：s1材料制备、s2材料整备、s3板材增铺和s4板材合成；
7.根据权利要求6所述的一种天然纤维素改性碳纤维金属层合板的制备方法，其特征在于：步骤s21选取材料还包括：改性环氧树脂中箬叶纤维素质量...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘家安，侯金志，王博，于泽润，张俊秋，牛士超，韩志武，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：
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