本发明涉及一种碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维增强复合材料及其制备方法、乒乓球拍底板，属于碳纤维增强复合材料技术领域。
背景技术：
市场上现有乒乓球底板大多数为实木底板，实木底板由于木材的内部结构差异，会导致底板的强度和模量具有各向异性和不稳定性，而碳纤维材料密度小，质量轻，耐高温和腐蚀，外柔内刚，比强度和比模量均很高，各个方向的强度和模量相同，因此可以使用碳纤维复合材料代替实木制作乒乓球底板。
申请公布号为cn105754300a的中国发明专利一种适于复合材料成型的高强耐腐呋喃/环氧共混树脂，由下列重量份数的原料构成：呋喃树脂30～70份，环氧树脂70～30份，酸酐类固化剂50～100份，促进剂1～3份，还公开了一种呋喃/环氧共混树脂基纤维增强复合材料，树脂采用上述共混树脂，复合材料采用的纤维织物为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维中的任一种。该专利公开的共混树脂含有多种树脂，且需发生交联发应，制备起来相对繁琐，且最终所得复合材料的力学性能仍有待进一步提高。
申请公布号为cn106633624a的中国发明专利公开了一种玄武岩复合材料的新型乒乓球拍底板，主要由多层玄武岩纤维布经过树脂混胶液浸泡整体模压的工艺方法加工而成，该树脂混胶液由以下重量份的原料配制而成：双马改性酚醛树脂、聚芳基乙炔树脂、苯丙三氮唑、二烷基二苯胺、溴化十二烷基三甲基铵、脂肪醇硫酸钠、二氯异氰尿酸钾、脂肪醇聚氧乙烯醚、环烷酸锌、对苯二甲酰氯、季铵化氯代甲烷的反应物、聚酰胺蜡微粉，该树脂混胶液成分复杂，仍需进一步改进，且其力学性能也有待进一步提高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种碳纤维增强复合材料树脂基体，该树脂基体原料简单且具有优异的拉伸强度和弹性模量。
本发明的第二个目的在于提供一种碳纤维增强复合材料。
本发明的第三个目的在于提供一种上述碳纤维增强复合材料的制备方法。
本发明的第四个目的在于提供一种乒乓球拍底板。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂95～105份，内次甲基四氢苯酐70～80份，二甲基苯胺4～6份。
优选的，上述碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：环氧树脂100份，内次甲基四氢苯酐75份，二甲基苯胺5份。
所述环氧树脂为环氧树脂648。
所述环氧树脂648为f46(648)酚醛型环氧树脂。
上述二甲基苯胺为无色至淡黄色油状液体。
本发明的碳纤维增强复合材料树脂基体，原料简单，粘性适中，能与增强体具有良好的相容性，且具有高的拉伸强度、弹性模量、尺寸稳定性、优异的耐腐蚀性能、耐磨性、电绝缘性等，在乒乓球拍底板材料制作中具有好的应用前景。
一种碳纤维增强复合材料，主要由树脂基体、碳纤维制成，所述树脂基体为上述碳纤维增强复合材料树脂基体。
上述碳纤维增强复合材料中碳纤维与树脂基体的质量比为60：40。
上述碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将碳纤维增强复合材料树脂基体溶于有机溶剂中得胶液，将碳纤维通过胶液浸胶25～30s后进行预固化，得预浸料；
2)将预浸料采用热压罐成型，冷却、脱模即得；所述热压罐成型的工作压力为1.0～1.2mpa，工作温度180～200℃。
步骤1)中的有机溶剂为丙酮、甲苯、二甲苯中的任意一种或几种。所述有机溶剂与所述树脂基体中环氧树脂的质量比为100～120:95～105。
步骤1)中的有机溶剂优选为丙酮。所述丙酮与所述树脂基体中环氧树脂的质量比为100～120:95～105。
步骤1)中的碳纤维为碳纤维t300。所述碳纤维的密度为1.79g/cm3。所述碳纤维的抗拉强度为4120mpa，抗拉模量为234gpa，伸长率为1.8％。
所述碳纤维在使用前经过表面处理和上浆剂处理。
所述表面处理采用阳极氧化法。
所述阳极氧化法处理具体为：以碳纤维为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和co2。
所述上浆剂处理具体为将经表面处理后的碳纤维通过上浆机进行上浆剂处理。经过上浆剂处理后的碳纤维与树脂基体具有更好的相容性。
所述上浆剂为环氧树脂型上浆剂。优选为乳液型环氧树脂上浆剂。
步骤1)中的胶液温度为20～30℃。所述20～30℃可以使胶液具有合适的粘性。
步骤1)中胶液的相对密度为1.06～1.08。
步骤1)中碳纤维通过胶液浸胶时使用三对挤压浸渍辊调节浸胶量。
步骤1)中的预固化在预固化炉中进行，所述预固化炉的入口温度为90～100℃，中部温度为120～150℃，出口处温度≤100℃。所述预固化炉为现有技术中预浸料制备过程中常用的固化炉。
步骤1)中预固化后经过冷却装置冷却，牵引至收卷装置收卷。
步骤2)中热压灌成型包括以下步骤：裁剪预浸料、铺层、铺放真空辅助材料，用真空袋密封后推入热压灌，抽真空15～20min并检漏。然后设定工作压力为1.0～1.2mpa，工作温度180～200℃，加压固化。
步骤2)中采用热压灌成型的方法加压固化30min。
上述裁剪为将预浸料裁剪成500mm*500mm尺寸。上述铺层前先清洁模具。
上述裁剪前先将预浸料于洁净间洁净5～6h。所述洁净间温度为25～30℃，湿度为40～60％。所述洁净主要是为了去除预浸料表面的灰尘等杂质。
步骤2)中的冷却为降温至60℃。
一种乒乓球拍底板，采用上述碳纤维增强复合材料制得。具体为：按照设计尺寸机械加工成乒乓球拍底板。
本发明的碳纤维增强复合材料，具有密度小，质量轻，强度高，模量高，耐酸碱，耐腐蚀，耐高温，电绝缘好，抗燃烧等优点。
本发明的碳纤维增强复合材料的制备方法，先通过溶液浸渍法制备碳纤维增强树脂复合材料预浸料，使胶液能够均匀的包裹住碳纤维，然后将预浸料通过热压罐成型，经加压固化制得一种新型的碳纤维增强复合材料。
本发明乒乓球拍底板，采用本发明的碳纤维增强复合材料，整个底板具有密度小，质量轻，强度高，模量高，耐酸碱，耐腐蚀，耐高温，电绝缘好，抗燃烧等优点，并且各个方向受力均匀，反应速度一致，球速快，球感好，使用寿命长，并且拓展了碳纤维在普通行业领域的应用，具有较高的经济价值。
具体实施方式
实施例1
本实施例的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的配制而成：f46(648)酚醛型环氧树脂100份，内次甲基四氢苯酐75份，二甲基苯胺5份。
本实施例的碳纤维增强复合材料，主要由上述碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维t300制成；所述碳纤维增强复合材料中碳纤维与树脂基体的质量比为60：40。
本实施例的碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将碳纤维增强复合材料树脂基体溶于100份丙酮中，制得胶液，将胶液添加到胶槽中，胶液温度稳定在30℃；
2)将碳纤维t300先进行阳极氧化处理，再进行上浆剂处理；阳极氧化处理为：以碳纤维为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和co2；上浆剂处理将经阳极氧化处理后的碳纤维通过上浆机进行乳液型环氧树脂上浆剂处理；
3)将预处理后的碳纤维t300通过胶槽浸胶30s，并通过三对挤压浸渍辊调节浸胶量，然后牵引碳纤维到预固化炉中预固化，预固化炉的入口处温度设为90℃，中部设为120℃，出口处设为90℃，碳纤维经烘干后、冷却，牵引至收卷装置收卷，得预浸料；
4)然后将预浸料在温度为25℃、湿度为60％的洁净间洁净6h，之后裁成500mm*500mm的尺寸，清洁模具后铺层，然后铺放真空辅助材料，并用真空袋密封，之后推入热压灌中，抽真空15min并检漏，然后设定热压罐工作压力1.2mpa，工作温度200℃，加压固化30min，完成后降温至60℃，取出脱模，即得。
本实施例的乒乓球拍底板，将上述碳纤维增强复合材料按照设计尺寸机械加工成乒乓球拍底板即得。
实施例2
本实施例的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：f46(648)酚醛型环氧树脂95份，内次甲基四氢苯酐70份，二甲基苯胺4份。
本实施例的碳纤维增强复合材料，主要由上述碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维t300制成；所述碳纤维增强复合材料中碳纤维与树脂基体的质量比为60：40。
本实施例的碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将碳纤维增强复合材料树脂基体溶于110份丙酮中，制得胶液，将胶液添加到胶槽中，胶液温度稳定在20℃；
2)将碳纤维t300先进行阳极氧化处理，再进行上浆剂处理；阳极氧化处理为：以碳纤维为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和co2；上浆剂处理将经阳极氧化处理后的碳纤维通过上浆机进行乳液型环氧树脂上浆剂处理；
3)将预处理后的碳纤维t300通过胶槽浸胶25s，并通过三对挤压浸渍辊调节浸胶量，然后牵引碳纤维到预固化炉中预固化，预固化炉的入口处温度设为95℃，中部设为130℃，出口处设为100℃，碳纤维经烘干后、冷却，牵引至收卷装置收卷，得预浸料；
4)然后将预浸料在温度为30℃、湿度为40％的洁净间洁净5h，之后裁成500mm*500mm的尺寸，清洁模具后铺层，然后铺放真空辅助材料，并用真空袋密封，之后推入热压灌中，抽真空20min并检漏，然后设定热压罐工作压力1.0mpa，工作温度180℃，加压固化30min，完成后降温至60℃，取出脱模，即得。
本实施例的乒乓球拍底板，将上述碳纤维增强复合材料按照设计尺寸机械加工成乒乓球拍底板即得。
实施例3
本实施例的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：f46(648)酚醛型环氧树脂105份，内次甲基四氢苯酐80份，二甲基苯胺6份。
本实施例的碳纤维增强复合材料，主要由上述碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维t300制成；所述碳纤维增强复合材料中碳纤维与树脂基体的质量比为60：40。
本实施例的碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将碳纤维增强复合材料树脂基体溶于120份丙酮中，制得胶液，将胶液添加到胶槽中，胶液温度稳定在25℃；
2)将碳纤维t300先进行阳极氧化处理，再进行上浆剂处理；阳极氧化处理为：以碳纤维为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和co2；上浆剂处理将经阳极氧化处理后的碳纤维通过上浆机进行乳液型环氧树脂上浆剂处理；
3)将预处理后的碳纤维t300通过胶槽浸胶28s，并通过三对挤压浸渍辊调节浸胶量，然后牵引碳纤维到预固化炉中预固化，预固化炉的入口处温度设为100℃，中部设为150℃，出口处设为90℃，碳纤维经烘干后、冷却，牵引至收卷装置收卷，得预浸料；
4)然后将预浸料在温度为28℃、湿度为50％的洁净间洁净6h，之后裁成500mm*500mm的尺寸，清洁模具后铺层，然后铺放真空辅助材料，并用真空袋密封，之后推入热压灌中，抽真空18min并检漏，然后设定热压罐工作压力1.1mpa，工作温度190℃，加压固化30min，完成后降温至60℃，取出脱模，即得。
本实施例的乒乓球拍底板，将上述碳纤维增强复合材料按照设计尺寸机械加工成乒乓球拍底板即得。
实施例4
本实施例的碳纤维增强复合材料树脂基体，由以下重量份数的原料配制而成：f46(648)酚醛型环氧树脂100份，内次甲基四氢苯酐75份，二甲基苯胺5份。
本实施例的碳纤维增强复合材料，主要由上述碳纤维增强复合材料树脂基体、碳纤维t300制成；所述碳纤维增强复合材料中碳纤维与树脂基体的质量比为60：40。
本实施例的碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1)将碳纤维增强复合材料树脂基体溶于120份甲苯中，制得胶液，将胶液添加到胶槽中，胶液温度稳定在25℃；
2)将碳纤维t300先进行阳极氧化处理，再进行上浆剂处理；阳极氧化处理为：以碳纤维为电解池的阳极、石墨作为阴极，在电解水的过程中利用阳极生成的“氧”，氧化碳纤维表面的碳及其含氧官能团，将其先氧化成羟基，之后逐步氧化成酮基、羧基和co2；上浆剂处理将经阳极氧化处理后的碳纤维通过上浆机进行乳液型环氧树脂上浆剂处理；
3)将预处理后的碳纤维t300通过胶槽浸胶28s，并通过三对挤压浸渍辊调节浸胶量，然后牵引碳纤维到预固化炉中预固化，预固化炉的入口处温度设为100℃，中部设为150℃，出口处设为90℃，碳纤维经烘干后、冷却，牵引至收卷装置收卷，得预浸料；
4)然后将预浸料在温度为28℃、湿度为50％的洁净间洁净6h，之后裁成500mm*500mm的尺寸，清洁模具后铺层，然后铺放真空辅助材料，并用真空袋密封，之后推入热压灌中，抽真空18min并检漏，然后设定热压罐工作压力1.1mpa，工作温度190℃，加压固化30min，完成后降温至60℃，取出脱模，即得。
本实施例的乒乓球拍底板，将上述碳纤维增强复合材料按照设计尺寸机械加工成乒乓球拍底板即得。
实验例
对实施例1-3中的乒乓球拍底板的密度、拉伸强度、弹性模量进行测试，结果如表1。
表1实施例1-3中乒乓球拍底板的性能测试结果