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CN111716835A - 一种雷电防护复合材料及其制备方法 - Google Patents

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CN111716835A
CN111716835A CN202010563075.6A CN202010563075A CN111716835A CN 111716835 A CN111716835 A CN 111716835A CN 202010563075 A CN202010563075 A CN 202010563075A CN 111716835 A CN111716835 A CN 111716835A
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carbon fiber
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phenolic resin
temperature
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冷劲松
夏乾善
张志春
刘彦菊
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Harbin Institute of Technology Shenzhen
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Abstract

本发明提供了一种雷电防护复合材料及其制备方法。所述雷电防护复合材料的制备方法包括如下步骤：制备碳纤维/酚醛树脂预浸料，所述碳纤维/酚醛树脂预浸料是将碳纤维织物浸渍于酚醛树脂后形成的材料；将所述碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设至碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上；对铺设后的材料进行真空热压，制得雷电防护复合材料。本发明将碳纤维/酚醛树脂预浸料与基体材料碳纤维增强环氧树脂基复合材料通过真空热压进行复合，制得的雷电防护复合材料具有较高的电导率以及较优的雷电防护效果。

Description

一种雷电防护复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料制备及工程应用技术领域，具体而言，涉及一种雷电防护复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纤维增强环氧树脂基复合材料因具有优异的力学性能、耐腐蚀性及质轻等特点被广泛应用于航空工业领域，尤其随着先进飞机结构在减重、结构可设计性以及一体化成型等方面的需求越来越大，碳纤维增强环氧树脂基复合材料代替金属材料在先进飞机结构上的应用也越来越广泛。
但与传统的铝合金等金属材料相比，碳纤维增强环氧树脂基复合材料的导电性能较差，因此导致采用碳纤维增强环氧树脂基复合材料的飞机结构在雷电等极端环境下容易出现严重的损伤，甚至造成灾难性事故的发生。据统计，飞机每飞行3000小时就有1次遭遇雷击的机会，由雷击所造成飞机坠毁的案例数量也在与日俱增。目前主要雷击防护方法包括表层保护法和金属网箔保护法等，此类方法虽然可在一定程度上降低雷电能量对飞机结构的损害，但其却同时带来了易与复合材料脱离及增加飞机油耗等问题。
近几十年来，各国科学家对导电雷电防护材料进行了广泛研究，初期的相关研究主要集中于金属雷电防护材料，并对雷击后的金属/碳纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及雷击损伤程度等进行了研究。但是，当将金属材料引入到复合材料表面时，复合材料在提高了雷电防护性能的同时，会相应的增加飞行器的飞行油耗。而且，即使在复合材料表面引入了金属材料，雷电电流仍然会对复合材料的基体材料造成一定热损伤。
发明内容
本发明解决的问题是碳纤维增强环氧树脂基复合材料由于导电性能较差，将其应用于飞机结构时在雷电等极端环境下容易出现严重的损伤，现有技术中在复合材料表面引入金属材料，但雷电电流仍然会对复合材料的基体材料造成一定的热损伤。
为解决上述问题，本发明提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
制备碳纤维/酚醛树脂预浸料，所述碳纤维/酚醛树脂预浸料是将碳纤维织物浸渍于酚醛树脂后形成的材料；
将所述碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设至碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上；
对铺设后的材料进行真空热压，制得雷电防护复合材料。
较佳地，所述碳纤维/酚醛树脂预浸料的制备包括如下步骤：
将所述碳纤维织物铺设于模具中，并在所述碳纤维表面铺设导流网；
将所述模具置于密封装置中，所述密封装置与装有所述酚醛树脂溶液的容器连接，所述密封装置内部抽真空，所述酚醛树脂溶液被吸入所述模具中；
将所述模具于抽真空状态下烘干，烘干后进行冷却、脱模，制得所述碳纤维/酚醛树脂预浸料。
较佳地，所述酚醛树脂溶液的浓度为30-95wt％。
较佳地，所述烘干条件为：40-130℃的条件下烘干0.5-48h。
较佳地，所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板的制备包括如下步骤：
由碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按预设角度铺设N层，重复循环铺设，得到所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，其中，N≥2，所述预设角度包括N层中各层的铺设角度。
较佳地，所述预设角度为0°/90°或45°/0°/-45°/90°。
较佳地，所述对铺设后的材料进行真空热压包括：在0.1-1Mpa、升温条件下，对所述铺设后的材料进行真空热压，其中，升温过程中，升温速率为1-5℃/分钟。
较佳地，所述升温的过程为：按照所述升温速率进行升温，当温度达到第一温度时，停止升温并在所述第一温度下保温第一时间，而后继续按照所述升温速率进行升温，当温度达到第二温度时，停止升温并在所述第二温度下保温第二时间。
较佳地，所述第一温度为50-95℃，所述第一时间为30-90min，所述第二温度为100-150℃，所述第二时间为1-3h。
本发明提供的雷电防护复合材料的制备方法相比现有技术具有的有益效果如下：
本发明将碳纤维/酚醛树脂预浸料与基体材料碳纤维增强环氧树脂基复合材料通过真空热压进行复合，制得的雷电防护复合材料具有较高的电导率以及较优地雷电防护效果。具体地，通过复合的预浸料中的碳纤维织物的导电性能，将雷电电流疏导至碳纤维织物上，从而降低雷电电流在基体材料表面产生的焦耳热。在焦耳热的作用下，复合的预浸料中的酚醛树脂受热分解，消耗掉部分焦耳热，另外酚醛树脂分解产生的碳化物具有较高的红外辐射系数，以热辐射的形式耗散向基体侵蚀的焦耳热，从而降低雷电电流对基体材料造成的热损伤，提高了材料的雷电防护性能，降低雷电能量对飞机结构造成的损害。
本发明还提供一种雷电防护复合材料，采用如上所述的雷电防护复合材料的制备方法制成。
本发明提供的雷电防护复合材料相比现有技术具有的有益效果与雷电防护复合材料的制备方法相比现有技术具有的有益效果相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂预浸料的数码照片；
图2为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂预浸料固化后的光学显微结构照片；
图3为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂预浸料固化的扫描电镜照片；
图4为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料的数码照片；
图5为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料的显微照片；
图6为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料雷击后的数码照片；
图7为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料雷击后的显微照片；
图8为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料雷击后的超声波C扫描照片；
图9为本发明实施例1所制备的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料雷击后的超声波B扫描照片。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
本发明实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1，制备碳纤维/酚醛树脂预浸料，碳纤维/酚醛树脂预浸料是将碳纤维织物浸渍于酚醛树脂后形成的材料；
步骤2，将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设至碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上；
步骤3，对铺设后的材料进行真空热压，制得雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
本实施例将碳纤维/酚醛树脂预浸料与碳纤维增强环氧树脂基复合材料复合，制得雷电防护复合材料，其中，碳纤维增强环氧树脂基复合材料作为基体材料，碳纤维/酚醛树脂预浸料作为可牺牲的分解耗热层，通过碳纤维/酚醛树脂预浸料的耗热防护作用，有效降低雷击能量对基体材料造成的伤害。
具体而言，当飞机遭遇雷击时，巨大的雷击电流(电流峰值超过100kA)通过飞机的复合材料结构及构件进行传导，且雷击电流产生的焦耳热会在雷击附着点产生极高的温度，可以高达3000-30000℃。
一方面，碳纤维/酚醛树脂预浸料中的碳纤维织物作为导体，其导电性能优于碳纤维增强环氧树脂基复合材料，因此碳纤维织物可以疏导巨大的雷击电流，降低雷击电流在基体材料表面产生的焦耳热。
另一方面，碳纤维/酚醛树脂预浸料中的酚醛树脂在焦耳热产生的高温作用下分解，且相比碳纤维增强环氧树脂基复合材料，酚醛树脂分解所消耗的热量较多，且酚醛树脂分解生成的碳化物具有较好的抗冲击性能和较高的红外辐射系数，因此，可以通过酚醛树脂分解反应的焓变以及分解所生成碳化物的热辐射效应，进一步耗散雷击电流在基体材料表面产生的焦耳热，从而阻碍焦耳热向基体材料内部传递，以降低雷电电流对基体材料造成的热损伤。因此，本实施例将碳纤维/酚醛树脂预浸料添加至基体材料中，可以显著提高基体材料的雷电防护性能。
另外，本实施例采用的基体材料为碳纤维增强环氧树脂基复合材料，具有耐腐蚀及轻质的特点，因此本实施例将碳纤维/酚醛树脂防护结构加入至基体材料中，并通过真空热压制得的雷电防护复合材料，具有热防护性能好、耐腐蚀且轻质的特点，能够满足雷电防护需求。
其中，步骤1中的碳纤维/酚醛树脂预浸料采用真空吸滤方法制得，包括如下步骤：
步骤11，将碳纤维织物铺设于模具中，并在碳纤维表面铺设导流网；
步骤12，将模具置于密封装置中，密封装置一端与真空泵连接，另一端通过橡胶管与装有酚醛树脂溶液的容器连接，对密封装置内部进行抽真空，同时在密封装置的负压下，酚醛树脂溶液通过橡胶管被吸入模具中。
步骤13，将模具于抽真空状态下烘干，烘干后进行冷却、脱模，即可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
进一步地，步骤11具体为，将碳纤维织物置于脱模布表面，再将碳纤维织物及脱模布置于平整光滑的金属平板上，确保碳纤维织物平整无褶皱，且碳纤维织物中的碳纤维束保持正交排布，并向平整的碳纤维织物表面铺设导流网。
步骤12中密封装置为真空袋，用密封胶带及真空袋对铺设有导流网的碳纤维织物进行密封。本实施例中碳纤维织物、金属平板为矩形，并在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的橡胶管，其中，橡胶管优选硅橡胶管。将真空袋其中一端的橡胶管与真空泵连接，对真空袋进行抽真空；将真空袋另一端的橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶。为了确保真空袋中的负压，对真空袋抽真空1-10min。另外，酚醛树脂溶液的浓度为30-95wt％。
步骤13中，将真空袋置于烘箱中，在40-130℃的条件下烘干0.5-48h，真空袋烘干过程中始终保持着抽真空状态，以去除酚醛树脂溶液中的溶剂及气泡。待真空袋冷却至室温后，将真空袋置于冰柜中冷却4-48h后，进行脱模，得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
步骤2中，将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设至碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上具体包括：
由碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按预设角度铺设N层，重复循环铺设，得到碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，其中，N≥2，预设角度包括N层中各层的铺设角度，预设角度以α/β/γ……表示，α为第一层铺设角度，β为第二层铺设角度，γ为第三层铺设角度，依次类推。优选地，N的取值为2或4，当N为2时，预设角度优选为0°/90°，当N为4时，预设角度优选为45°/0°/-45°/90°。
具体地，所谓按0°/90°重复循环铺设是指将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料先按照0°方向铺设第一层，再按照90°方向铺设第二层，接着按照0°方向铺设第三层，再按照90°方向铺设第四层，如此循环铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板。类似地，按45°/0°/-45°/90°重复循环铺设是指将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料分别按照45°、0°、-45°、90°的角度铺设第一层至第四层，接着继续按照45°、0°、-45°、90°顺序重复铺设，得到碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板。如此铺设，可以保证碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板各处均匀性。而后再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设于碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上。
步骤3中，将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设于碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上后，于0.1-1Mpa下对铺设后的材料进行真空热压，真空热压过程中，按1-5℃/min的升温速率进行升温，当温度达到第一温度时，停止升温并在第一温度下保温第一时间，而后继续升温至第二温度，当温度达到第二温度时，停止升温并在第二温度下保温第二时间，最后将材料冷却至室温，得到具有雷电防护功能的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。其中，第一温度为50-95℃，第一时间为30-90min，第二温度为100-150℃，第二时间为1-3h。采用升温、保温的加热方式，使得碳纤维/酚醛树脂预浸料构成的防护层可以紧密贴合在基体材料的表面，提高防护层与基体材料的结合度，避免防护层脱落。
对本发明实施例中制得的雷电防护复合材料的电学性能进行测试，采用四点探针法测量雷电防护复合材料的切片电阻率，并通过电阻率和导电率的换算公式，得出雷电防护复合材料的电导率为1-20S/cm。雷击后雷电防护复合材料的损伤深度为1.8mm，相对于碳纤维增强环氧树脂基复合材料，本实施例制得的雷电防护复合材料的损伤深度显著地降低，有益于提高复合材料的雷电防护性能。
下面以具体实施例进行详细说明。其中，实施例中所选用的酚醛树脂溶液为市售的酚醛树脂溶液，包括纯酚醛树脂、掺杂硅酚醛树脂和掺杂锆酚醛树脂等，所选用的碳纤维织物来源于光威复合材料股份有限公司，所选用的碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料来源于光威复合材料股份有限公司，所用到的玻璃仪器、搅拌器、鼓风烘箱及热压罐等均是实验室常用仪器和设备。
实施例1
本实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
1.1将碳纤维织物置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保碳纤维织物平整无褶皱，且其中的碳纤维束保持正交排布；
1.2随后向平整的纤维织物表面铺设导流网，用密封胶带及真空袋将其密封，且在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的硅橡胶管。将一端的硅橡胶管与真空泵连接，进行抽真空10min，保证真空袋中的负压；再将另一端的硅橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶，其中酚醛树脂溶液的浓度为75wt％；
1.3完成吸胶后，将真空袋置于烘箱中，在75℃的条件下烘干6h，该过程中始终保持着抽真空状态，以去除树脂溶液中的溶剂及气泡；
1.4待真空袋冷却至室温后，将其置于冰柜中，待4h后，进行脱模，可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
1.5将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照0°、90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设在预制件板上，在0.4MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为2℃/分钟，第一温度为75℃，第一时为90分钟，第二温度为120℃，第二时间为2小时。冷却至室温后，得到雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
经测试，本实施例制得的雷电防护复合材料的电导率为20S/cm。
本实施例制得的碳纤维/酚醛树脂预浸料的数码照片、光学显微结构及扫描电镜照片如图1-3所示。由图1可以看出，采用真空吸滤方法制备的碳纤维/酚醛树脂预浸料，酚醛树脂对碳纤维织物充分浸润，如此可以保证碳纤维与酚醛树脂之间不易发生剥离。由图2、3可以看出，部分酚醛树脂溢出并覆盖于碳纤维织物表面，由此也说明了酚醛树脂对碳纤维织物的充分浸润。
本实施例制得的碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料的数码照片、显微照片如图4、5所示。由图4可以看出，碳纤维/酚醛树脂层(可称为防护层)紧密贴合在碳纤维增强环氧树脂基复合材料(基体材料)的表面，如此可以保证防护层不易从基体材料表面脱落。由图5可以看出，碳纤维织物并非松散状态，已被酚醛树脂充分的浸润。
本实施例还对制得的雷电防护复合材料进行雷击测试，雷击后碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料的数码照片、显微形貌照片及超声波C扫描和B扫描照片分别如图6-9所示。由图6-9可以看出，雷击对雷电防护复合材料造成的损伤面积及损伤深度较小。经测试，雷电防护复合材料的雷击损伤深度为1.8mm。
另外，本实施例还提供了一个对比例，对比例中制备复合材料的步骤具体如下：
①将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照0°、90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板；
②将预制件板置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保预制件平整无褶皱，随后用密封胶带及真空袋将其密封；
③在0.4MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为3℃/分钟，第一温度为75℃，第一时间60分钟，第二温度为120℃，第二时间为2小时。冷却至室温得到对比复合材料。
经测试，对比复合材料的电导率为5S/cm，且雷击后对比复合材料的损伤深度为2.8mm。
本实施例制备的雷电防护复合材料，由于在碳纤维增强环氧树脂基复合材料中添加了碳纤维/酚醛树脂预浸料，制得的雷电防护复合材料的电导率明显高于未在碳纤维增强环氧树脂基复合材料中添加碳纤维/酚醛树脂预浸料制得的对比复合材料，这主要是由于碳纤维增强环氧树脂基复合材料的导电性能较差，而添加的预浸料中碳纤维具有优良的导电性，因此，雷电防护复合材料的电导率高于对比复合材料。
另外，雷电防护复合材料受雷击后的损伤深度小于对比复合材料受雷击后的损伤深度。这主要是由于，在制备雷电防护复合材料时，在碳纤维增强环氧树脂基复合材料中添加了碳纤维/酚醛树脂预浸料，雷击电流通过导体产生的焦耳热，一部分被酚醛树脂分解吸收，还有部分被酚醛树脂分解产生的碳化物以热辐射的形式辐射出去，降低焦耳热对碳纤维增强环氧树脂基复合材料的侵蚀，从而降低碳纤维增强环氧树脂基复合材料所受的热损伤，使得雷电防护复合材料具有较好的雷电防护功能。
实施例2
本实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
2.1将碳纤维织物置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保碳纤维织物平整无褶皱，且其中的碳纤维束保持正交排布；
2.2随后向平整的纤维织物表面铺设导流网，用密封胶带及真空袋将其密封，且在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的硅橡胶管。将一端的硅橡胶管与真空泵连接，进行抽真空1min，保证真空袋中的负压；再将另一端的硅橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶，其中酚醛树脂溶液的浓度为30wt％；
2.3完成吸胶后，将真空袋置于烘箱中，在40℃的条件下烘干48h，该过程中始终保持着抽真空状态，以去除树脂溶液中的溶剂及气泡；
2.4待真空袋冷却至室温后，将其置于冰柜中，待48h后，进行脱模，可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
2.5将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照0°、90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设在预制件板上，在0.1MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为1℃/分钟，第一温度为95℃，第一时为30分钟，第二温度为150℃，第二时间为1小时。冷却至室温后，得到雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
经测试，本实施例制得的雷电防护复合材料的电导率为5S/cm。
实施例3
本实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
3.1将碳纤维织物置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保碳纤维织物平整无褶皱，且其中的碳纤维束保持正交排布；
3.2随后向平整的纤维织物表面铺设导流网，用密封胶带及真空袋将其密封，且在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的硅橡胶管。将一端的硅橡胶管与真空泵连接，进行抽真空10min，保证真空袋中的负压；再将另一端的硅橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶，其中酚醛树脂溶液的浓度为95wt％；
3.3完成吸胶后，将真空袋置于烘箱中，在130℃的条件下烘干0.5h，该过程中始终保持着抽真空状态，以去除树脂溶液中的溶剂及气泡；
3.4待真空袋冷却至室温后，将其置于冰柜中，待4h后，进行脱模，可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
3.5将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照45°/0°/-45°/90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设在预制件板上，在1MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为5℃/分钟，第一温度为95℃，第一时为30分钟，第二温度为100℃，第二时间为3小时。冷却至室温后，得到雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
经测试，本实施例制得的雷电防护复合材料的电导率为20S/cm。
实施例4
本实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
4.1将碳纤维织物置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保碳纤维织物平整无褶皱，且其中的碳纤维束保持正交排布；
4.2随后向平整的纤维织物表面铺设导流网，用密封胶带及真空袋将其密封，且在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的硅橡胶管。将一端的硅橡胶管与真空泵连接，进行抽真空4min，保证真空袋中的负压；再将另一端的硅橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶，其中酚醛树脂溶液的浓度为50wt％；
4.3完成吸胶后，将真空袋置于烘箱中，在60℃的条件下烘干12h，该过程中始终保持着抽真空状态，以去除树脂溶液中的溶剂及气泡；
4.4待真空袋冷却至室温后，将其置于冰柜中，待12h后，进行脱模，可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
4.5将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照0°90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设在预制件板上，在0.2MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为4℃/分钟，第一温度为85℃，第一时为60分钟，第二温度为140℃，第二时间为1小时。冷却至室温后，得到雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
经测试，本实施例制得的雷电防护复合材料的电导率为10S/cm。
实施例5
本实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
5.1将碳纤维织物置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保碳纤维织物平整无褶皱，且其中的碳纤维束保持正交排布；
5.2随后向平整的纤维织物表面铺设导流网，用密封胶带及真空袋将其密封，且在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的硅橡胶管。将一端的硅橡胶管与真空泵连接，进行抽真空7min，保证真空袋中的负压；再将另一端的硅橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶，其中酚醛树脂溶液的浓度为80wt％；
5.3完成吸胶后，将真空袋置于烘箱中，在100℃的条件下烘干1.5h，该过程中始终保持着抽真空状态，以去除树脂溶液中的溶剂及气泡；
5.4待真空袋冷却至室温后，将其置于冰柜中，待24h后，进行脱模，可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
5.5将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照45°/0°/-45°/90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设在预制件板上，在0.4MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为3℃/分钟，第一温度为75℃，第一时为60分钟，第二温度为120℃，第二时间为2小时。冷却至室温后，得到雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
经测试，本实施例制得的雷电防护复合材料的电导率为18S/cm。
实施例6
本实施例提供一种雷电防护复合材料的制备方法，包括如下步骤：
6.1将碳纤维织物置于脱模布表面，再将其置于平整光滑的金属平板上，并确保碳纤维织物平整无褶皱，且其中的碳纤维束保持正交排布；
6.2随后向平整的纤维织物表面铺设导流网，用密封胶带及真空袋将其密封，且在真空袋的对角线位置分别引出与真空袋连通的硅橡胶管。将一端的硅橡胶管与真空泵连接，进行抽真空4min，保证真空袋中的负压；再将另一端的硅橡胶管插入装有酚醛树脂溶液的烧杯中，进行吸胶，其中酚醛树脂溶液的浓度为50wt％；
6.3完成吸胶后，将真空袋置于烘箱中，在60℃的条件下烘干12h，该过程中始终保持着抽真空状态，以去除树脂溶液中的溶剂及气泡；
6.4待真空袋冷却至室温后，将其置于冰柜中，待12h后，进行脱模，可得到碳纤维/酚醛树脂预浸料。
6.5将碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按照0°90°循环角度铺设，铺设成碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，再将碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设在预制件板上，在0.2MPa下进行真空热压，热压过程中升温速率为4℃/分钟，第一温度为50℃，第一时为90分钟，第二温度为130℃，第二时间为1.5小时。冷却至室温后，得到雷电防护复合材料，即碳纤维/酚醛树脂-碳纤维增强环氧树脂基复合材料。
经测试，本实施例制得的雷电防护复合材料的电导率为8S/cm。
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
制备碳纤维/酚醛树脂预浸料，所述碳纤维/酚醛树脂预浸料是将碳纤维织物浸渍于酚醛树脂后形成的材料；
将所述碳纤维/酚醛树脂预浸料铺设至碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板上；
对铺设后的材料进行真空热压，制得雷电防护复合材料。
2.根据权利要求1所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维/酚醛树脂预浸料的制备包括如下步骤：
将所述碳纤维织物铺设于模具中；
将所述模具置于密封装置中，所述密封装置与装有所述酚醛树脂溶液的容器连接，所述密封装置内部抽真空，所述酚醛树脂溶液被吸入所述模具中；
将所述模具于抽真空状态下烘干，烘干后进行冷却、脱模，制得所述碳纤维/酚醛树脂预浸料。
3.根据权利要求2所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述酚醛树脂溶液的浓度为30-95wt％。
4.根据权利要求2所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述烘干条件为：40-130℃的条件下烘干0.5-48h。
5.根据权利要求1所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板的制备包括如下步骤：
由碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预浸料按预设角度铺设N层，重复循环铺设，得到所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料的预制件板，其中，N≥2，所述预设角度包括N层中各层的铺设角度。
6.根据权利要求5所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述预设角度为0°/90°或45°/0°/-45°/90°。
7.根据权利要求1所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述对铺设后的材料进行真空热压包括：在0.1-1Mpa、升温条件下，对所述铺设后的材料进行真空热压，其中，升温过程中，升温速率为1-5℃/分钟。
8.根据权利要求7所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述升温过程为：按照所述升温速率进行升温，当温度达到第一温度时，停止升温并在所述第一温度下保温第一时间，而后继续按照所述升温速率进行升温，当温度达到第二温度时，停止升温并在所述第二温度下保温第二时间。
9.根据权利要求8所述的雷电防护复合材料的制备方法，其特征在于，所述第一温度为50-95℃，所述第一时间为30-90min，所述第二温度为100-150℃，所述第二时间为1-3h。
10.一种雷电防护复合材料，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的雷电防护复合材料的制备方法制成。
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