CN109808196A - 一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料，以含有定向取向碳纳米管的树脂膜、热熔反应性树脂薄膜和纤维织物为原料制备得到，含有定向取向碳纳米管的树脂膜包括树脂膜和碳纳米管，碳纳米管呈阵列形式分布且自树脂膜内延伸至树脂膜外。本发明还公开前述纤维层合复合材料的制备方法，包括以下步骤：制备弱浸渍预浸料，叠合含碳纳米管树脂膜和弱浸渍预浸料，叠层制备复合材料预成型体，真空辅助Z向定向浸渍，合模加压固化。本发明的制备方法简单，复合材料层间碳纳米管取向度高。

Description

一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及碳纳米管增强树脂基复合材料的制备领域，尤其涉及一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，纤维增强树脂基复合材料凭借其高比强度、高比模量以及材料可设计性强的特点，在陆、海、空、天、等高性能载具以及体育竞技方面的应用开始迅猛增长。随着应用范围的不断扩大，其自身缺点也暴露得越来越明显。目前，复合材料应用范围最为广泛的复合方式主要是层合复合（层合板）。层合板是指由多层单层板按照规定叠合顺序和铺层角度，铺放成叠层形式，通过层间树脂粘合再经过热固化而成的整体结构板。然而传统的复合材料层合板中各铺层之间缺少纤维增强，仅依靠聚合物基体承担传递载荷作用，因而其抗层间分层能力较弱，是层合板承载的薄弱环节，也因此限制了层合板结构的广泛应用以及复合材料优势性能和减重优势的充分发挥。

碳纳米管是近年来发展起来的具有低密度（1.2 ～ 1.4g/cm³）、高的强度（50 ～200GPa）和超高的弹性模量（～1TPa）的大长径比一维管状纳米增强材料。通常来说，碳纳米管尺寸小、密度低，引入复合材料后不会显著增加结构重量，不会影响纤维的排布及含量（即不会降低复合材料拉伸强度、模量等面内性能），同时还可以通过阻止基体微裂纹生成及扩展等机制改善基体的韧性，通过纤维铺层层间桥联等作用提高复合材料层间结合，最终达到提高复合材料层间性能，以及抗低速冲击损伤、抗分层等短板性能的目的。

理论研究表明，碳纳米管在复合材料层间沿厚度方向的取向，能最大限度地发挥碳纳米管的优势性能，显著提升复合材料层间断裂韧性。另外增加碳纳米管长径比其增强效果更加显著。

通常来说，碳纳米管在复合材料中的添加方式一般为共混式，即将碳纳米管混入复合材料基体树脂中，再浸渍纤维，固化后得到复合材料，但是通过此种方式添加的碳纳米管具有三个劣势：一是碳纳米管在树脂中的添加量有限，过多的碳纳米管会导致树脂粘度过高，以及出现浸渍纤维时纤维对碳纳米管的阻碍作用引起和碳纳米管本身表能过高所带来的堆积和团聚现象；二是碳纳米管在树脂中取向度难以控制，一般来说为随机取向，此外为了提高碳纳米管分散效果，混合物通常经由机械搅拌、剪切分散或者超声来辅助共混，而这些方法不可避免会“剪切”碳纳米管，降低碳纳米管长径比。因此该类方法无法获得合适长径比的碳纳米管弥散增强相；三是成型工艺有限（液相成型），且碳纳米管增强效率较低，通常来说，CFRP复合材料的薄弱环节在层间，层内性能由碳纤维主导，而通过共混方法获得的复合材料，碳纳米管大量分布在层内区域，降低了实际碳纳米管在层间区域的体积分数。

碳纳米管阵列是一种采用模板催化剂CVD制备的，碳纳米管垂直于生长基底，并沿面内方向周期性排列的，取向度与高度一致的一种碳纳米管宏观聚集体，这种宏观聚集体可以通过控制碳纳米管生长条件来调节碳管的长径比与面密度（管-管间距）。由于碳纳米管阵列中，每根碳纳米管之间具有较强的范德华力来维持阵列的形貌不至于倒伏，因此阵列在转移、二次加工时可以保持一致的取向和完整的结构。

综上可知，碳纳米管阵列的几何特点和物理特性很好的契合了如图1所示的层间增韧对碳纳米管几何外形、分布以及工艺的要求，是一种有效的层间增韧相。据此，国内外的研究者们展开了针对碳纳米管阵列作为层间增强相的相关研究，其中MIT的Wardle等人的工作最为有代表性，他们通过预浸料粘带碳纳米后直接模压的方法，将碳纳米管阵列***复合材料层间实现了层间性能的部分提升（Garcia E J , Wardle B L , Hart A J .Joining prepreg composite interfaces with aligned carbon nanotubes[J].Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 2008, 39(6):0-1070.）。但是，该方法具有明显的局限性。直接模压时，为了保证树脂不会由于大的模压压力而引起缺胶以及纤维体积分数过高的问题，通常的模压时机会选择在树脂基体凝胶点附近进行加压。但是在树脂凝胶点附近，树脂粘度急剧增大（通常是该体系在固化温度下最低粘度的数倍乃至数十倍），而这一粘度无法满足树脂基体流动浸透***层间的碳纳米管阵列的要求。在无树脂浸渍填充碳纳米管阵列间隙时，加压过程中相邻纤维铺层间的压力使得碳纳米管使得碳纳米管阵列出现大面积倒伏，从而破坏其取向度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种层间插层形貌一致、均匀分布、取向度高、体积分数可控的层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料，所述纤维层合复合材料以含有定向取向碳纳米管的树脂膜、热熔反应性树脂薄膜和纤维织物为原料制备得到，所述含有定向取向碳纳米管的树脂膜包括树脂膜和碳纳米管，所述碳纳米管呈阵列形式分布且自树脂膜内延伸至树脂膜外。

作为一个总的发明构思，本发明还提供一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将含有热熔反应性树脂薄膜与纤维织物叠合后进行压力处理，得弱浸渍预浸料；

S2、将含有定向碳纳米管的树脂膜的无碳纳米管一侧盖设于步骤S1所得弱浸渍预浸料的树脂薄膜一侧上，得复合预浸料；

S3、取两个以上步骤S1所得复合预浸料按预设要求叠合，置于30～50℃温度下进行预成型处理，得预成型体；

S4、将步骤S3所得预成型体置于设有脱模布的模具上，在预成型体上铺放导流网后，在模具上方铺放真空袋膜并封装，得封装好的模具；所述真空袋膜上开设有出气口，所述出气口插设有真空管，所述出气口通过真空管与真空泵连接；

S5、将步骤S4所得封装好的模具加热至60～200℃，打开真空泵对真空袋膜内进行抽真空处理，直至真空袋膜内的压力达到设定值，保压直至预成型体内的树脂和纤维织物完全浸渍，关闭真空泵，去除真空袋膜和导流网，得完全浸渍的预成型体；

S6、将模具继续在60～200℃保温，通过模压机对预成型体进行合模加压处理，经保温、固化、冷却、脱模后，得纤维层合复合材料。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选地，所述步骤S2中，所述含有定向碳纳米管的树脂膜的具体制备步骤如下：

S2-1、将经过预处理的负载有碳纳米管阵列的基底的背面粘贴在夹持装置上，所述碳纳米管阵列的厚度方向垂直于水平方向；

S2-2、将树脂膜的下表面粘贴于水平加热板上，调试夹持装置和/或水平加热板，使碳纳米管阵列位于树脂膜上方且与树脂膜无接触；

S2-3、加热水平加热板直至树脂膜的上表面温度达到35～50℃，使树脂膜处于半熔融状态；

S2-4、将夹持装置沿竖直方向向下移动，当碳纳米管阵列与树脂膜表面接触时，施加正压力，使碳纳米管阵列端部浸没于半熔融状态的树脂膜中，撤去正压力；

S2-5、将水平加热板降温至-10～5℃，抬升夹持装置，使碳纳米管阵列与基底分离并完全转移至基树脂膜上，得所述含有定向碳纳米管的树脂膜。

优选地，所述步骤S2-2具体为：

A1、将环氧树脂在40～130℃下压制成厚度为0.05～0.3mm的环氧树脂薄膜，并在环氧树脂薄膜的上、下表面覆盖易于揭膜的聚酯薄膜，得树脂膜；

A2、在0～35℃下将树脂膜加工成预设尺寸，并将树脂膜的下表面粘贴于水平加热板上；

A3、调试夹持装置和/或水平加热板，使碳纳米管阵列位于树脂膜上方且与树脂膜无接触。

优选地，所述步骤S2-1中，所述预处理为弱氧化热处理，具体为：将模板法制备的生长有碳纳米管阵列的基底置于反应装置中，在保护气体氛围下于预设温度下加热，得到经过预处理的负载有碳纳米管阵列的基底。

优选地，所述步骤S4中，所述真空袋膜的制备步骤如下：将袋膜树脂进行真空脱泡，脱泡后将袋膜树脂倾倒至的袋膜模具中，固化后获得真空袋膜。

优选地，所述步骤S5中，所述抽真空处理的压力降速为3～7kPa/s，所述设定值为-101KPa，所述保压时间为1～15分钟。

优选地，所述步骤S6中，所述合模加压处理的压力为2～6MPa，时间为1～4h。

优选地，所述步骤S6具体为：将模压机合模加压后保压1～2h，卸压后保温1～2h直至预成型体固化，冷却至室温，脱模，得到纤维层合复合材料。

优选地，所述步骤S3中，所述预成型处理的时间为10～20分钟。

优选地，所述树脂膜的材料为热熔反应性树脂，所述热熔反应性树脂包括但不局限于环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺、热固性聚酰亚胺的一种或几种。

优选地，所述热熔反应性树脂在0～35℃下具有一定柔性，可任意弯折不变形不流动，并随温度升高粘度逐渐下降，在60～200℃下，在15分钟内不发生凝胶。

优选地，所述碳纳米管在树脂膜上的占空比为0.1～5%，所述碳纳米管的长径比为500～5000，所述碳纳米管为单壁碳纳米管和/或多壁碳纳米管和/或碳纳米纤维。

优选地，所述袋膜树脂包括但不局限于硅橡胶、丁苯橡胶、热塑性聚氨酯中的一种或几种。

优选地，所述真空袋膜呈半透明状或透明状。

优选地，所述真空袋膜的厚度为0.5～8mm。真空袋膜中预制的正方形空腔边长为100～500mm，出气口为十字型导气槽，呈半圆形截面，截面半径为0.1～2mm。在0.1Mpa成型压力下，真空袋膜变形的最大延伸率在20～80%。

导流网厚度在0.5～1.5mm之间，加压后厚度方向压缩率为1～20%。可任意弯折，不变形。沿导流网面内X,Y方向，流体渗透率相等。

预成型体中，纤维与树脂之间部分浸渍，且在铺层内均布有上下端头部分浸渍的、与厚度方向夹角成0～45°的单、多壁碳纳米管或碳纳米纤维。

优选的，所述模具厚度为10～80mm，边长为115～560mm，模具四边向内10mm等距设置有宽度为5～50mm的气密封圈。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的制备方法先制备弱浸渍预浸料，再将弱浸渍预浸料与含有定向碳纳米管的树脂膜叠合，碳纳米管在树脂中进行预浸渍保护，在模具中铺放好树脂膜并封装后，在真空条件下，真空袋膜和导流网对树脂流向具有引导作用，使得层间树脂膜在熔融后，仅沿着层厚方向（Z向）流动，基本不沿面内流动，这导致碳纳米管在树脂面内流动时不会被“裹挟带倒”，同时通过控制Z向树脂流动，让碳纳米管在层间能被树脂Z向流动“拉直”，解决了碳纳米管阵列在成型过程中易倒伏、破坏的问题，实现了树脂仅沿预成型体厚度方向流动的，进一步的促进碳纳米管在层间的定向取向，保证了碳纳米管在纤维层合复合材料层间良好的取向度，从而提高了碳纳米管增强增韧效率，可以有效改善复合材料层间强度、韧性差，分层损伤抗性低等缺点，体积分数可控，通过预先在面内均匀树脂Z向流动，对碳纳米管沿厚度方向具有“拉直”的作用。

本发明体积分数可控主要得益于以下原因：

1.1. 本发明的碳纳米管呈阵列形式，形成碳纳米管阵列这一体积分数可控的碳纳米管宏观聚集体。在制备碳纳米管阵列时，采用不同的生长条件即可获得一系列不同基底占空比，占空比直接决定了制备复合材料时，阵列内部渗入的树脂基体体积，进而控制体积分数。

1.2. 本发明采用含有定向碳纳米管的树脂膜，碳纳米管阵列由树脂膜保护后浸渍，能完整***层间，避免了阵列的破坏，以及复合材料成型浸渍时，树脂的Z向浸渍保护了碳纳米管阵列不至于倒伏，从而控制碳纳米管在层间的分布。

2. 本发明在制备含有定向碳纳米管的树脂膜时，通过模板转移法，将负载于基底上的碳纳米管阵列转移至树脂膜上，采用树脂膜作为基底，有效克服了小长径比碳纳米管易于在转移、二次成型过程中的破坏问题，实施工艺简单，碳纳米管取向度高，碳纳米管排列整齐完好。通过有效结合碳纳米管阵列这一形貌一致，取向度高，具有力、电、热等多种优异性能特定长径比碳纳米管宏观聚集体，可以实现高效率的，大面积的，层间性能调控定向增强增韧，同时还可以赋予纤维层合复合材料一定的热、电功能特性，在航空、航天、高性能路、海载具纤维层合用复合材料的增强增韧，以及满足纤维层合复合材料结构功能一化方面具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为背景技术中具有良好增韧效果的碳纳米管层间分布方式示意图。

图2为本发明实施例1中制备工艺示意图。

图3为本发明实施例1中弱浸渍预浸料及预成型体的外观照片，（a）弱浸渍预浸料，（b）预成型体。

图4为本发明实施例1中的纤维层合复合材料截面扫描电镜照片。

图5为本发明实施例1中的纤维层合复合材料截面扫描电镜照片的取向度分析照片。

图6为图5中扫描电镜照片的取向度分布频率直方图。

图中各标号表示：

1、预成型体；2、导流网；3、真空袋膜；4、真空管；5、模具；51、密封圈；6、垫块；7、模压机。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本实施例的一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料的制备方法，如图2所示，包括以下步骤：

一、前期准备

1. 称量150g的聚二甲基硅氧烷与15g sylgard-184硅橡胶固化剂，混合后，在室温下机械搅拌20分钟，并置于真空消泡桶中充分脱泡，脱泡后将硅橡胶缓慢倾倒至袋膜模具中，并在60℃下固化2小时，得硅胶袋膜，即真空袋膜。

2. 裁剪大小为200mm×200mm，两侧覆盖有离型纸的热熔反应性树脂薄膜5张，及4张6K单向T700碳纤维无纬布，2张1K T300碳纤维正交织物待用；裁剪大小为50mm×50mm含有定向碳纳米管的树脂膜3张，裁剪1张大小为200mm×200mm的，面密度为150g/m²导流网。

本实施例中，热熔反应性树脂薄膜的成分是环氧树脂。在其他实施例中，热熔反应性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺、热固性聚酰亚胺的一种或几种，也可取得相同或相似技术效果。

本实施例中，含有定向碳纳米管的树脂膜的制备步骤如下：

2.1. 将模板CVD法制备的碳纳米管阵列连同基底平放至石英管式炉中进行弱氧化热处理，炉膛内通98%体积分数的氩气以及2%体积分数的氧气，炉膛温度设置450℃，加热时间5分钟，以减小碳纳米管阵列与基底间结合力。

2.2. 将树脂料斗温度控制为80℃，调整对压辊间隙为0.3mm，采用压延法将环氧树脂压制成厚度为0.3mm厚，且厚度均匀、完整、无凸起褶皱的环氧树脂薄膜，并在环氧树脂膜的上、下表面覆盖易于揭膜的表面复合聚酯薄膜的薄膜纸（本实施例为离型纸），完成环氧树脂膜保护包装，得树脂膜，以便于后续运输和使用。

2.3. 将生长有碳纳米管阵列的二氧化硅基板的背面粘至夹持器上，完成含碳纳米管阵列的二氧化硅基板定位安装后，碳纳米管阵列厚度方向应垂直水平方向。该夹持器具有水平方向定位、垂直（即竖直）方向上、下移动功能；并将夹持器沿水平面放置。

2.4. 将步骤2.2中树脂膜在25℃下裁剪为20mm×20mm，将树脂膜下表面粘贴在在水平加热平板上，与此同时，将夹持器精确垂直置于树脂膜上方，并使碳纳米管阵列与树脂膜无接触。

2.5. 撕去树脂膜上表面的薄膜纸，并将水平加热板温度控制为40℃，保持2mins，待树脂膜上表面温度达到40℃，树脂膜处于半熔融状态，将夹持器沿垂直方向向下缓慢移动，使碳纳米管阵列接触到树脂膜表面时，对夹持器施加10kPa向下压力，保持时间60s，使阵列端部部分没于半熔融树脂中，撤去压力。

在其他实施例中，压力为4～20kPa，保持时间30～120s均可取得相同或相似技术效果。

2.6. 将水平加热板降温至-10℃，缓慢抬升夹持器，此时碳纳米管阵列与基底分离，碳纳米管被完全转移至树脂膜上，得含有定向碳纳米管的树脂膜。

二、弱浸渍预浸料的制备

3. 在10℃温度下，将裁剪下的热熔反应性树脂薄膜一侧的离型纸揭开，并与同等大小的4张6K单向无纬布以及2张正交织物叠合，每一张叠合后置于水平桌面上，并上压3kg的刚性平板，保持平板压力7分钟后，撤走钢性平板，获得弱浸渍预浸料。

本发明中，弱浸渍预浸料中的“弱浸渍”指的是热熔反应性树脂与纤维织物在压力作用下部分浸渍。

本实施例中，共制备了4张相同单向纤维弱浸渍预浸料及2张正交织物弱浸渍预浸料。

三、含有定向碳纳米管的树脂膜和弱浸渍预浸料的叠合

4. 选取3张弱浸渍预浸料，将另一侧离型纸揭开，裸露出树脂胶膜，并将含有定向碳纳米管的树脂膜无碳管一侧，缓慢盖在弱浸渍预浸料刚揭开一面的正中央50mm×50mm区域。

四、预成型体的制备

5. 在20℃温度下，将弱浸渍预浸料按照[正交/0°/0°/0°/0°/正交]顺序进行叠合，其中从下至上前3个0°铺层含有定向碳纳米管的树脂膜的弱浸渍预浸料，叠合弱浸渍预浸料时保证相邻两边对齐，轻微叠放，叠放后，水平置于40℃烘箱中，保持15分钟后取出，获得复合材料的预成型体，本实施例中，铺放弱浸渍预浸料时，弱浸渍预浸料的碳纳米管一侧直接与另一弱浸渍预浸料的纤维织物一侧叠合。

本实施例制得弱浸渍预浸料和预成型体的照片分别如图3（a）、图3（b）所示，从图3（a）中可知，弱浸渍预浸料中纤维形貌保持良好，树脂面覆盖离型纸，易于转移揭膜，后续可操作性强。从图3（b）可知，预成型体叠合整齐，纤维形貌保持完整，上下表面不流胶，易于后续操作。

五、真空辅助定向Z向浸渍

6. 将模压机下底面温度升至120℃，并保温待用，将钢制两用成型模具的模具面300mm×300mm面积范围内，粘贴聚四氟乙烯脱模布。

7. 将步骤5中所制备的预成型体置于模具正中间，在预成型体上铺放步骤1裁剪的导流网，并铺放硅胶袋膜，保证硅胶袋膜与模具面上橡胶气密封圈接触良好，无夹杂灰尘，在硅胶袋膜的上方出气口***耐高温尼龙管作为真空管，尼龙管另一头连接调压缓冲罐与旋片式真空泵。

8. 将步骤6中封装好的模具置于模压机下，并在模压机周边裹上3层总厚度为2mm的保温毡，保持模具在120℃下保温10分钟，待预制体内部温度达到设定温度时，封闭调压缓冲罐，打开真空泵，缓慢打开缓冲罐的压力调节阀，控制平均负压压力降速在5kPa/s，20秒内，真空袋内压降至-101Kpa，保压4分钟，直至可从硅胶袋膜顶部观察到树脂已从预成型体顶层纤维织物面内均匀透出，且真空管能观察到胶液，关闭真空泵，揭去真空袋膜与导流网，继续保持模压机及模具温度在120℃下，保温10分钟，直至树脂接近凝胶点，使树脂粘度升高。

六、合模加压固化制备纤维层合复合材料

9. 根据纤维层合复合材料的预设厚度、纤维体积分数，在模具上四角空位放置1.2mm后模具钢垫块。模压机合模加压至2Mpa，在120℃下保温1小时进行前固化处理，卸去模压机压力，模压机升温至140℃，并保温1h，进行复合材料后固化的处理，后固化完成后关闭模压机加热功能，让模具自然冷却至室温，脱模，并采用砂纸打磨复合材料飞边，得层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料，扫描电镜照片如图4所示，碳纳米管阵列在复合材料层间形貌保持完好、分布均匀，厚度基本一致。

图5为实施例1中的纤维层合复合材料截面扫描电镜照片的取向度分析照片，从图中可看出碳纳米管能有效***纤维间，且取向度保持良好。

图6为图5中扫描电镜照片的取向度分布频率直方图，从图中可知晓，碳纳米管沿厚度方向（Z向）具有明显取向，且取向度集中。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料，其特征在于：所述纤维层合复合材料以含有定向取向碳纳米管的树脂膜、热熔反应性树脂薄膜和纤维织物为原料制备得到，所述含有定向取向碳纳米管的树脂膜包括树脂膜和碳纳米管，所述碳纳米管呈阵列形式分布且自树脂膜内延伸至树脂膜外。

2.一种层间含高取向度碳纳米管的纤维层合复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、将含有热熔反应性树脂薄膜与纤维织物叠合后进行压力处理，得弱浸渍预浸料；

S2、将含有定向碳纳米管的树脂膜的无碳纳米管一侧盖设于步骤S1所得弱浸渍预浸料的树脂薄膜一侧上，得复合预浸料；

S3、取两个以上步骤S1所得复合预浸料按预设要求叠合，置于30～50℃温度下进行预成型处理，得预成型体；

S4、将步骤S3所得预成型体置于设有脱模布的模具上，在预成型体上铺放导流网后，在模具上方铺放真空袋膜并封装，得封装好的模具；所述真空袋膜上开设有出气口，所述出气口插设有真空管，所述出气口通过真空管与真空泵连接；

S5、将步骤S4所得封装好的模具加热至60～200℃，打开真空泵对真空袋膜内进行抽真空处理，直至真空袋膜内的压力达到设定值，保压直至预成型体内的树脂和纤维织物完全浸渍，关闭真空泵，去除真空袋膜和导流网，得完全浸渍的预成型体；

S6、将模具继续在60～200℃保温，通过模压机对预成型体进行合模加压处理，经保温、固化、冷却、脱模后，得纤维层合复合材料。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，所述含有定向碳纳米管的树脂膜的具体制备步骤如下：

S2-1、将经过预处理的负载有碳纳米管阵列的基底的背面粘贴在夹持装置上，所述碳纳米管阵列的厚度方向垂直于水平方向；

S2-2、将树脂膜的下表面粘贴于水平加热板上，调试夹持装置和/或水平加热板，使碳纳米管阵列位于树脂膜上方且与树脂膜无接触；

S2-3、加热水平加热板直至树脂膜的上表面温度达到35～50℃，使树脂膜处于半熔融状态；

S2-4、将夹持装置沿竖直方向向下移动，当碳纳米管阵列与树脂膜表面接触时，施加正压力，使碳纳米管阵列端部浸没于半熔融状态的树脂膜中，撤去正压力；

S2-5、将水平加热板降温至-10～5℃，抬升夹持装置，使碳纳米管阵列与基底分离并完全转移至基树脂膜上，得所述含有定向碳纳米管的树脂膜。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2-2具体为：

A1、将环氧树脂在40～130℃下压制成厚度为0.05～0.3mm的环氧树脂薄膜，并在环氧树脂薄膜的上、下表面覆盖易于揭膜的聚酯薄膜，得树脂膜；

A2、在0～35℃下将树脂膜加工成预设尺寸，并将树脂膜的下表面粘贴于水平加热板上；

A3、调试夹持装置和/或水平加热板，使碳纳米管阵列位于树脂膜上方且与树脂膜无接触。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S2-1中，所述预处理为弱氧化热处理，具体为：将模板法制备的生长有碳纳米管阵列的基底置于反应装置中，在保护气体氛围下于预设温度下加热，得到经过预处理的负载有碳纳米管阵列的基底。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，所述真空袋膜的制备步骤如下：将袋膜树脂进行真空脱泡，脱泡后将袋膜树脂倾倒至的袋膜模具中，固化后获得真空袋膜。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S5中，所述抽真空处理的压力降速为3～7kPa/s，所述设定值为-101KPa，所述保压时间为1～15分钟。

8.根据权利要求2至5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S6中，所述合模加压处理的压力为2～6MPa，时间为1～4h。

9.根据权利要求2至5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S6具体为：将模压机合模加压后保压1～2h，卸压后保温1～2h直至预成型体固化，冷却至室温，脱模，得到纤维层合复合材料。

10.根据权利要求2至5中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，所述预成型处理的时间为10～20分钟。