一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法
【專利說明】-種碳纖維増強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明公開一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，屬于材料工程技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 碳纖維，簡稱CF，屬于過渡形式碳，其微結(jié)構(gòu)基本類似石墨，但層面的排列并不規(guī) 整，屬于亂層結(jié)構(gòu)。碳纖維兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，是一種的力 學(xué)性能優(yōu)異的新材料，其拉伸強(qiáng)度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa，再加上它的 重量很輕，運(yùn)使得碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強(qiáng)度和比模量，同鐵、鋼、侶等 金屬材料相比，碳纖維在物理性能上具有強(qiáng)度大、模量高、密度低、線膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)。在 化學(xué)性能上，碳纖維的化學(xué)性質(zhì)與碳相似，除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對一般堿性是惰性的， 對一般的有機(jī)溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性較好，完全不存在生誘 的問題。因此，碳纖維被成為新材料之王。 陽0化]鑒于碳纖維的優(yōu)良性能，碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個領(lǐng)域取得廣泛 應(yīng)用。從航天、航空、汽車、電子、機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動器材和休閑用品等。 其中碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可W應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、 電磁屏蔽除電材料、人工初帶等身體代用材料W及用于制造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器 人、汽車板黃和驅(qū)動軸等。目前，廣受歡迎的碳纖維自行車，主要在車架(碳架)、前叉、輪組 (碳刀車圈）等部件使用碳纖維，具有更為優(yōu)良的性能。
[0006] 碳纖維材料，尤其是碳纖維復(fù)合材料的加工，對于碳纖維材料的性能影響較大，不 同的碳纖維材料在具有十分優(yōu)良的性能同時，也會因?yàn)樘祭w維本身的質(zhì)量和加工工藝的區(qū) 別出現(xiàn)一些缺陷，例如作為自行車車架的碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料，質(zhì)量輕，拉伸強(qiáng)度斷裂 初性較好，但是在抗彎性能上具有不足，從而導(dǎo)致復(fù)合材料不能長期使用。因此，碳纖維增 強(qiáng)復(fù)合材料，不僅需要充分發(fā)揮碳纖維的性能，也要避免復(fù)合材料的制備工藝導(dǎo)致性能下 降的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是解決碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗彎性能不足的問題，主要是在通過碳 纖維與碳化娃陶瓷基體和環(huán)氧樹脂復(fù)合制備得到。 陽00引技術(shù)方案： 一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、按重量計(jì)，取碳化娃粉體60~85份、氧化侶粉體5~15份、二氧化娃7~15 份和納米氧化鐵粉體2~5份放入模具置于高溫爐中般燒，般燒時間1-化，冷卻后取出破 碎，過200目篩，得到陶瓷微粉； 第2步、用質(zhì)量濃度為60%的硝酸處理碳纖維，室溫下處理比，經(jīng)水洗烘干，得到刻蝕碳 纖維； 第3步、將刻蝕碳纖維與陶瓷微粉置于研磨機(jī)中，兩者的質(zhì)量之比為0. 5~1:2,在研磨 機(jī)中加入95%酒精，研磨比后烘干，得到混合粉體； 第4步、按重量份計(jì)，取E44環(huán)氧樹脂45~60份、固化劑35~48份、硅烷偶聯(lián)劑5~ 12份、聚丙締酸醋5~10份、硫化異下締2~6份和混合粉體6~12份，攬拌均勻，在室溫 下固化，即制備得到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0009] 所述的第1步中，般燒的溫度為1980~2150°C。
[0010] 所述的第1步中，般燒壓力為100~200Mpa。
[0011] 所述的第4步中，固化劑為聚酷胺固化劑。
[0012] 所述的第4步中，硅烷偶聯(lián)劑皿550和皿560的一種或兩種。
[0013] 有益效果 本發(fā)明通過碳纖維與碳化娃陶瓷基體和環(huán)氧樹脂復(fù)合制備得到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料， 解決了現(xiàn)有碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料部分機(jī)械性能，尤其是抗彎性能上的不足的問題。
[0014]
【具體實(shí)施方式】
[0015] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，運(yùn)些描述只是為進(jìn)一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0016] 本發(fā)明采用的碳纖維為日本東麗公司的T300級型號碳纖維。
[0017] 本發(fā)明采用的聚酷胺固化劑為徐州中研科技ZY-3115型號低分子量聚酷胺固化 劑。
[0018] 本發(fā)明采用的95%酒精，是指體積分?jǐn)?shù)為95%的乙醇水溶液。
[0019] 實(shí)施例1 一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、制備碳化娃陶瓷基體：取碳化娃粉體60g、氧化侶粉體5g、二氧化娃7g和納米 氧化鐵粉體2g放入模具中，置于高溫爐中般燒，般燒的溫度為2050°C，般燒壓力120Mpa，般 燒比，冷卻后取出破碎，過200目篩，得到陶瓷微粉； 第2步、碳纖維表面處理；用質(zhì)量濃度為60%的硝酸處理碳纖維，室溫下處理比，經(jīng)水 洗烘干，得到刻蝕碳纖維； 第3步、粉體混合；將刻蝕碳纖維與陶瓷微粉置于研磨機(jī)中，兩者的質(zhì)量之比為1:2,在 研磨機(jī)中加入95%酒精，研磨比后烘干，得到混合粉體； 第4步、環(huán)氧樹脂復(fù)合制備：取E44環(huán)氧樹脂45g、聚酷胺固化劑35g、皿550硅烷偶聯(lián) 劑5g、聚丙締酸醋5g、硫化異下締2g和混合粉體6g，其中，刻蝕碳纖維2g，碳化娃陶瓷微粉 4g，攬拌均勻，在室溫下固化，即制備得到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0020] 實(shí)施例2 一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、制備碳化娃陶瓷基體：取碳化娃粉體85g、氧化侶粉體15g、二氧化娃15g和納 米氧化鐵粉體5g放入模具置于高溫爐中般燒，般燒的溫度為2120°C，般燒壓力150Mpa，般 燒比，冷卻后取出破碎，過200目篩，得到陶瓷微粉； 第2步、碳纖維表面處理；用質(zhì)量濃度為60%的硝酸處理碳纖維，室溫下處理比，經(jīng)水 洗烘干，得到刻蝕碳纖維； 第3步、粉體混合；將刻蝕碳纖維與陶瓷微粉置于研磨機(jī)中，兩者的質(zhì)量之比為1:2,在 研磨機(jī)中加入95%酒精，研磨比后烘干，得到混合粉體； 第4步、取E44環(huán)氧樹脂55g、聚酷胺固化劑45g、硅烷偶聯(lián)劑lOg、聚丙締酸醋6g、硫化 異下締3g和混合粉體6g，其中，刻蝕碳纖維2g，碳化娃陶瓷微粉4g，攬拌均勻，在室溫下固 化，即制備得到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
[0021] 實(shí)施例3 一種碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟： 第1步、制備碳化娃陶瓷基體：取碳化娃粉體72g、氧化侶粉體12g、二氧化娃13g和納 米氧化鐵粉體4g放入模具置于高溫