一种碳纤维增强复合材料的制备方法
【专利说明】-种碳纤维増强复合材料的制备方法
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技术领域
[0002] 本发明公开一种碳纤维增强复合材料的制备方法，属于材料工程技术领域。
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【背景技术】
[0004] 碳纤维，简称CF，属于过渡形式碳，其微结构基本类似石墨，但层面的排列并不规 整，属于乱层结构。碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，是一种的力 学性能优异的新材料，其拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa，再加上它的 重量很轻，运使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量，同铁、钢、侣等 金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点。在 化学性能上，碳纤维的化学性质与碳相似，除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的， 对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性较好，完全不存在生诱 的问题。因此，碳纤维被成为新材料之王。 阳0化]鉴于碳纤维的优良性能，碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛 应用。从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。 其中碳纤维增强的复合材料可W应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、 电磁屏蔽除电材料、人工初带等身体代用材料W及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器 人、汽车板黃和驱动轴等。目前，广受欢迎的碳纤维自行车，主要在车架(碳架)、前叉、轮组 (碳刀车圈）等部件使用碳纤维，具有更为优良的性能。
[0006] 碳纤维材料，尤其是碳纤维复合材料的加工，对于碳纤维材料的性能影响较大，不 同的碳纤维材料在具有十分优良的性能同时，也会因为碳纤维本身的质量和加工工艺的区 别出现一些缺陷，例如作为自行车车架的碳纤维增强树脂复合材料，质量轻，拉伸强度断裂 初性较好，但是在抗弯性能上具有不足，从而导致复合材料不能长期使用。因此，碳纤维增 强复合材料，不仅需要充分发挥碳纤维的性能，也要避免复合材料的制备工艺导致性能下 降的问题。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是解决碳纤维增强复合材料抗弯性能不足的问题，主要是在通过碳 纤维与碳化娃陶瓷基体和环氧树脂复合制备得到。 阳00引技术方案： 一种碳纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、按重量计，取碳化娃粉体60~85份、氧化侣粉体5~15份、二氧化娃7~15 份和纳米氧化铁粉体2~5份放入模具置于高溫炉中般烧，般烧时间1-化，冷却后取出破 碎，过200目筛，得到陶瓷微粉； 第2步、用质量浓度为60%的硝酸处理碳纤维，室溫下处理比，经水洗烘干，得到刻蚀碳 纤维； 第3步、将刻蚀碳纤维与陶瓷微粉置于研磨机中，两者的质量之比为0. 5~1:2,在研磨 机中加入95%酒精，研磨比后烘干，得到混合粉体； 第4步、按重量份计，取E44环氧树脂45~60份、固化剂35~48份、硅烷偶联剂5~ 12份、聚丙締酸醋5~10份、硫化异下締2~6份和混合粉体6~12份，揽拌均匀，在室溫 下固化，即制备得到碳纤维增强复合材料。
[0009] 所述的第1步中，般烧的溫度为1980~2150°C。
[0010] 所述的第1步中，般烧压力为100~200Mpa。
[0011] 所述的第4步中，固化剂为聚酷胺固化剂。
[0012] 所述的第4步中，硅烷偶联剂皿550和皿560的一种或两种。
[0013] 有益效果 本发明通过碳纤维与碳化娃陶瓷基体和环氧树脂复合制备得到碳纤维增强复合材料， 解决了现有碳纤维增强树脂复合材料部分机械性能，尤其是抗弯性能上的不足的问题。
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【具体实施方式】
[0015] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是 应当理解，运些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的 限制。
[0016] 本发明采用的碳纤维为日本东丽公司的T300级型号碳纤维。
[0017] 本发明采用的聚酷胺固化剂为徐州中研科技ZY-3115型号低分子量聚酷胺固化 剂。
[0018] 本发明采用的95%酒精，是指体积分数为95%的乙醇水溶液。
[0019] 实施例1 一种碳纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、制备碳化娃陶瓷基体：取碳化娃粉体60g、氧化侣粉体5g、二氧化娃7g和纳米 氧化铁粉体2g放入模具中，置于高溫炉中般烧，般烧的溫度为2050°C，般烧压力120Mpa，般 烧比，冷却后取出破碎，过200目筛，得到陶瓷微粉； 第2步、碳纤维表面处理；用质量浓度为60%的硝酸处理碳纤维，室溫下处理比，经水 洗烘干，得到刻蚀碳纤维； 第3步、粉体混合；将刻蚀碳纤维与陶瓷微粉置于研磨机中，两者的质量之比为1:2,在 研磨机中加入95%酒精，研磨比后烘干，得到混合粉体； 第4步、环氧树脂复合制备：取E44环氧树脂45g、聚酷胺固化剂35g、皿550硅烷偶联 剂5g、聚丙締酸醋5g、硫化异下締2g和混合粉体6g，其中，刻蚀碳纤维2g，碳化娃陶瓷微粉 4g，揽拌均匀，在室溫下固化，即制备得到碳纤维增强复合材料。
[0020] 实施例2 一种碳纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、制备碳化娃陶瓷基体：取碳化娃粉体85g、氧化侣粉体15g、二氧化娃15g和纳 米氧化铁粉体5g放入模具置于高溫炉中般烧，般烧的溫度为2120°C，般烧压力150Mpa，般 烧比，冷却后取出破碎，过200目筛，得到陶瓷微粉； 第2步、碳纤维表面处理；用质量浓度为60%的硝酸处理碳纤维，室溫下处理比，经水 洗烘干，得到刻蚀碳纤维； 第3步、粉体混合；将刻蚀碳纤维与陶瓷微粉置于研磨机中，两者的质量之比为1:2,在 研磨机中加入95%酒精，研磨比后烘干，得到混合粉体； 第4步、取E44环氧树脂55g、聚酷胺固化剂45g、硅烷偶联剂lOg、聚丙締酸醋6g、硫化 异下締3g和混合粉体6g，其中，刻蚀碳纤维2g，碳化娃陶瓷微粉4g，揽拌均匀，在室溫下固 化，即制备得到碳纤维增强复合材料。
[0021] 实施例3 一种碳纤维增强复合材料的制备方法，包括如下步骤： 第1步、制备碳化娃陶瓷基体：取碳化娃粉体72g、氧化侣粉体12g、二氧化娃13g和纳 米氧化铁粉体4g放入模具置于高溫