本發(fā)明涉及復(fù)合材料，具體為輕量化高強度復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、隨著科技的發(fā)展，人們生活水平的提高，日常生活中的使用材料越來越多，但單一的板材已經(jīng)不能滿足人們的需求，同時，現(xiàn)今的復(fù)合板材一般都是pp木粉復(fù)合板材、木纖維膠合板材、pp玻纖蜂窩板材等。

2、但是，上述這些板材都是通過膠水經(jīng)過復(fù)雜的工藝合成的，因為膠水中苯、甲醛含量比較高，影響板材的使用，現(xiàn)今各種板材中使用范圍最廣的就是pp玻纖蜂窩板材，這種板材使用少量膠水，還含有少量的苯和甲醛等有害物質(zhì)，不利于使用。

3、其次，針對一些復(fù)合材料來說，其存在強度不足、耐久性差等問題，無法滿足特定領(lǐng)域?qū)Σ牧闲阅艿母咭?。因此，開發(fā)一種既輕質(zhì)又具有高強度的復(fù)合材料顯得尤為重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、(一)解決的技術(shù)問題

2、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了輕量化高強度復(fù)合材料，解決了上述背景技術(shù)提出的問題。

3、(二)技術(shù)方案

4、為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：輕量化高強度復(fù)合材料，包括以下重量份原料：碳纖維30-50份、玻璃纖維20-40份、納米二氧化硅5-10份、聚酰胺20-30份、環(huán)氧樹脂40-60份、固化劑5-10份、偶聯(lián)劑2-5份、增韌劑3-8份、分散劑1-3份。

5、碳纖維具有高強度、高模量和低密度的特點，能夠顯著提高復(fù)合材料的強度和剛度，同時降低材料的重量。玻璃纖維具有良好的耐熱性、耐腐蝕性和絕緣性，與碳纖維協(xié)同作用，進一步增強復(fù)合材料的性能。納米二氧化硅能夠填充材料中的孔隙，提高材料的密實度和強度。聚酰胺具有優(yōu)異的機械性能和耐化學性，能夠提供良好的基體支撐。環(huán)氧樹脂作為基體材料，具有良好的粘結(jié)性和耐化學腐蝕性。固化劑用于使環(huán)氧樹脂固化，形成堅固的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。偶聯(lián)劑能夠改善纖維與樹脂之間的界面結(jié)合力，提高復(fù)合材料的性能。增韌劑能夠提高復(fù)合材料的韌性，減少脆性斷裂的可能性。分散劑則有助于均勻分散納米二氧化硅，避免團聚現(xiàn)象，從而保證材料性能的均勻性。

6、優(yōu)選的，包括以下重量份原料：碳纖維40份、玻璃纖維30份、納米二氧化硅8份、聚酰胺25份、環(huán)氧樹脂50份、固化劑8份、偶聯(lián)劑4份、增韌劑6份、分散劑2份。

7、優(yōu)選的，所述碳纖維為高強度碳纖維，其拉伸強度不小于5000mpa，彈性模量不小于300gpa。

8、優(yōu)選的，所述玻璃纖維為無堿玻璃纖維，其拉伸強度不小于2000mpa，彈性模量不小于70gpa。

9、優(yōu)選的，所述固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑、咪唑類固化劑中的任意一種；具體的，所述胺類固化劑為乙二胺，所述酸酐類固化劑為鄰苯二甲酸酐，所述咪唑類固化劑為2-甲基咪唑。

10、優(yōu)選的，所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種；具體的，所述硅烷偶聯(lián)劑為kh-550，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為ndz-101，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑為dl-411。

11、優(yōu)選的，所述增韌劑為熱塑性彈性體、橡膠顆粒、熱固性樹脂中的任意一種；具體的，所述熱塑性彈性體為聚氨酯彈性體，所述橡膠顆粒為丁腈橡膠顆粒，所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂增韌劑。

12、優(yōu)選的，所述分散劑為表面活性劑、高分子分散劑、無機分散劑中的任意一種；具體的，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，所述高分子分散劑為聚乙烯醇，所述無機分散劑為二氧化硅微球。

13、優(yōu)選的，該復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

14、步驟一：將碳纖維和玻璃纖維進行表面處理，去除纖維表面的雜質(zhì)和油污；

15、步驟二：將納米二氧化硅加入聚酰胺和環(huán)氧樹脂中，攪拌均勻，得到混合樹脂；

16、步驟三：將表面處理后的碳纖維和玻璃纖維加入混合樹脂中，攪拌均勻，得到預(yù)浸料；

17、步驟四：在預(yù)浸料中加入固化劑、偶聯(lián)劑、增韌劑和分散劑，攪拌均勻，得到復(fù)合材料原料；

18、步驟五：將復(fù)合材料原料放入模具中，進行熱壓成型，即得到輕量化高強度復(fù)合材料。

19、優(yōu)選的，步驟五中，所述熱壓成型的壓力為10-20mpa，溫度為120-150℃，時間為1-2小時。

20、(三)有益效果

21、本發(fā)明提供了輕量化高強度復(fù)合材料，具備以下有益效果：

22、1、采用了高強度的碳纖維和無堿玻璃纖維，使得本發(fā)明的復(fù)合材料具有較高的拉伸強度和彈性模量，從而確保了材料的高強度特性，且通過引入納米二氧化硅，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)更加致密，提高了材料的耐久性和穩(wěn)定性，同時納米二氧化硅的加入也增強了材料的熱穩(wěn)定性。

23、2、環(huán)氧樹脂具有良好的耐腐蝕性能，能夠保護增強材料不受腐蝕，提高了復(fù)合材料的使用壽命，且優(yōu)選的固化劑、偶聯(lián)劑、增韌劑和分散劑的使用，使得復(fù)合材料的制備過程更加高效，同時改善了材料的綜合性能，提高了材料的韌性，降低了材料的脆性。

技術(shù)特征：

1.輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：包括以下重量份原料：碳纖維30-50份、玻璃纖維20-40份、納米二氧化硅5-10份、聚酰胺20-30份、環(huán)氧樹脂40-60份、固化劑5-10份、偶聯(lián)劑2-5份、增韌劑3-8份、分散劑1-3份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：包括以下重量份原料：碳纖維40份、玻璃纖維30份、納米二氧化硅8份、聚酰胺25份、環(huán)氧樹脂50份、固化劑8份、偶聯(lián)劑4份、增韌劑6份、分散劑2份。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：所述碳纖維為高強度碳纖維，其拉伸強度不小于5000mpa，彈性模量不小于300gpa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：所述玻璃纖維為無堿玻璃纖維，其拉伸強度不小于2000mpa，彈性模量不小于70gpa。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：所述固化劑為胺類固化劑、酸酐類固化劑、咪唑類固化劑中的任意一種；具體的，所述胺類固化劑為乙二胺，所述酸酐類固化劑為鄰苯二甲酸酐，所述咪唑類固化劑為2-甲基咪唑。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑中的任意一種；具體的，所述硅烷偶聯(lián)劑為kh-550，所述鈦酸酯偶聯(lián)劑為ndz-101，所述鋁酸酯偶聯(lián)劑為dl-411。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：所述增韌劑為熱塑性彈性體、橡膠顆粒、熱固性樹脂中的任意一種；具體的，所述熱塑性彈性體為聚氨酯彈性體，所述橡膠顆粒為丁腈橡膠顆粒，所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂增韌劑。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：所述分散劑為表面活性劑、高分子分散劑、無機分散劑中的任意一種；具體的，所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉，所述高分子分散劑為聚乙烯醇，所述無機分散劑為二氧化硅微球。

9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：該復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輕量化高強度復(fù)合材料，其特征在于：步驟五中，所述熱壓成型的壓力為10-20mpa，溫度為120-150℃，時間為1-2小時。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供輕量化高強度復(fù)合材料，涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該輕量化高強度復(fù)合材料，包括以下重量份原料：碳纖維30?50份、玻璃纖維20?40份、納米二氧化硅5?10份、聚酰胺20?30份、環(huán)氧樹脂40?60份、固化劑5?10份、偶聯(lián)劑2?5份、增韌劑3?8份、分散劑1?3份。本發(fā)明采用了高強度的碳纖維和玻璃纖維，使得復(fù)合材料具有較高的拉伸強度和彈性模量，從而確保了材料的高強度特性，且通過引入納米二氧化硅，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)更加致密，提高了材料的耐久性和穩(wěn)定性；其次，環(huán)氧樹脂具有良好的耐腐蝕性能，能夠保護增強材料不受腐蝕，提高了復(fù)合材料的使用壽命，且固化劑、偶聯(lián)劑、增韌劑和分散劑的使用，使得復(fù)合材料的制備過程更加高效，同時改善了材料的綜合性能。

技術(shù)研發(fā)人員：劉嘉,張利娟,劉昭琴,吳道明,羅文東,吳江
受保護的技術(shù)使用者：重慶航天職業(yè)技術(shù)學院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2