一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维/聚酰亚胺复合材料，以重量份计，包括以下组分：碳纤维5?10份，聚酰亚胺树脂20?30份，莫来石2?5份，聚丙烯酸酯3?8份，硅灰石粉1.5?3份，冰晶石1?2份，稀土化合物2?3份，竹纤维4?6份，分散剂0.5?1份，稀释剂2?5份。本发明还公开了该复合材料的制备方法。本发明提供的复合材料热稳定性好，强度大，耐磨性好，抗冲击性能优异。
【专利说明】
一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料及其制备方法
技术领域
:
[0001]本发明涉及复合材料技术领域，具体的涉及一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。【背景技术】:
[0002]由于环保和节能的需要，自行车越来越受到人们的喜爱，近年来自行车轻量化已成为自行车行业发展的必然趋势。自行车轻量化就是在保证自行车的强度和安全性能前提下，尽可能的降低自行车的整备质量。碳纤维复合材料是实现自行车轻量化的一种选择。随着碳纤维成本的下降以及加工工艺的提升，碳纤维复合材料在自行车上的应用逐渐得到了广泛关注。
[0003]碳纤维增强树脂基复合材料的综合性能与金属合金相媲美，但由于碳纤维与树脂基之间界面粘结强度不高导致复合材料易分层，影响其性能的发挥。
【发明内容】
:
[0004]本发明的目的是提供一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其热稳定性好，强度大，耐磨性好，抗冲击性能优异。
[0005]本发明的另一个目的是提供该碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0007]—种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0008]碳纤维5-10份，聚酰亚胺树脂20-30份，
[0009]莫来石2-5份，聚丙烯酸酯3-8份，
[0010]硅灰石粉1.5-3份，冰晶石1-2份，
[0011 ]稀土化合物2-3份，竹纤维4-6份，
[0012]分散剂0.5-1份，稀释剂2-5份。
[0013]作为上述技术方案的优选，一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0014]碳纤维8份，聚酰亚胺树脂25份，
[0015]莫来石3份，聚丙烯酸酯6份，
[0016]硅灰石粉2份，冰晶石1.8份，
[0017]稀土化合物2份，竹纤维5份，
[0018]分散剂I份，稀释剂3.5份。
[0019]作为上述技术方案的优选，所述聚酰亚胺树脂的数均分子量为5000-9000。
[0020]作为上述技术方案的优选，所述碳纤维的直径为1_1.5μπι，长度为2_3μπι。
[0021]作为上述技术方案的优选，所述硅灰石粉的粒径大小为50-80nm，其相对密度为
2.8—2.9ο
[0022]作为上述技术方案的优选，所述稀土化合物氯化镧、氯化铈中的一种或两种混合。
[0023]作为上述技术方案的优选，所述竹纤维的直径大小为2_5μπι，长度为10_20μπι。
[0024]作为上述技术方案的优选，所述分散剂为改性淀粉、稀土偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种混合。
[0025]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤:
[0026](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在50_8(TC下超声2_3h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至100-120°C，8000-10000转/分的状态下搅拌2-5h，得到混合物料；
[0027](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
[0028]本发明具有以下有益效果:
[0029]本发明采用竹纤维、碳纤维改性聚酰亚胺树脂，得到的复合材料具有优异的热稳定性、抗辐照和高耐磨性等优点，同时采用莫来石、硅灰粉、稀土化合物对碳纤维、竹纤维进行改性，使其表面具有活性反应中心，从而与聚酰亚胺树脂具有良好的相容性，复合材料的界面结合力大大提高，从而抗冲击性能得到有效改善；
[0030]莫来石、冰晶石、硅灰石粉的加入大大提高了复合材料的硬度，使其耐磨性大大提高，且该复合材料的制备方法简单，流动性好，易于加工，制备成本大大降低。
【具体实施方式】
:
[0031]为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0032]实施例1
[0033]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0034]碳纤维5份，聚酰亚胺树脂20份，
[0035]莫来石2份，聚丙烯酸酯3份，
[0036]硅灰石粉1.5份，冰晶石I份，
[0037]稀土化合物2份，竹纤维4份，
[0038]分散剂0.5份，稀释剂2份。
[0039]其制备方法包括以下步骤:
[0040](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在50°C下超声2h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至100°C，8000转/分的状态下搅拌2h，得到混合物料；
[0041](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
[0042]实施例2
[0043]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0044]碳纤维10份，聚酰亚胺树脂30份，
[0045]莫来石5份，聚丙烯酸酯8份，
[0046]硅灰石粉3份，冰晶石2份，
[0047]稀土化合物3份，竹纤维6份，
[0048]分散剂I份，稀释剂5份。
[0049]其制备方法包括以下步骤:
[0050](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在80°C下超声3h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至120°C，10000转/分的状态下搅拌5h，得到混合物料；
[0051](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
[0052]实施例3
[0053]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0054]碳纤维6份，聚酰亚胺树脂22份，
[0055]莫来石3份，聚丙烯酸酯4份，
[0056]硅灰石粉1.8份，冰晶石1.2份，
[0057]稀土化合物2.2份，竹纤维4.5份，
[0058]分散剂0.6份，稀释剂3份。
[0059]其制备方法包括以下步骤:
[0060](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在55°C下超声2.2h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至105°C，8500转/分的状态下搅拌3h，得到混合物料；
[0061](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
[0062]实施例4
[0063]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0064]碳纤维7份，聚酰亚胺树脂24份，
[0065]莫来石3.5份，聚丙烯酸酯5份，
[0066]硅灰石粉2份，冰晶石1.4份，
[0067]稀土化合物2.4份，竹纤维5份，
[0068]分散剂0.7份，稀释剂3.5份。
[0069]其制备方法包括以下步骤:
[0070](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在60°C下超声2.4h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至110°C，8800转/分的状态下搅拌3.5h，得到混合物料；
[0071](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
[0072]实施例5
[0073]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0074]碳纤维8份，聚酰亚胺树脂26份，
[0075]莫来石4份，聚丙烯酸酯6份，
[0076]硅灰石粉2.5份，冰晶石1.6份，
[0077]稀土化合物2.6份，竹纤维5.5份，
[0078]分散剂0.8份，稀释剂4份。
[0079]其制备方法包括以下步骤:
[0080](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在70°C下超声2.6h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至115°C，9000转/分的状态下搅拌4h，得到混合物料；
[0081](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
[0082]实施例6
[0083]一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0084]碳纤维9份，聚酰亚胺树脂28份，
[0085]莫来石4.5份，聚丙烯酸酯7份，
[0086]硅灰石粉2.8份，冰晶石1.8份，
[0087]稀土化合物2.8份，竹纤维5.5份，
[0088]分散剂0.9份，稀释剂4.5份。
[0089]其制备方法包括以下步骤:
[0090](I)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在75°C下超声2.8h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至120°C，9500转/分的状态下搅拌4.5h，得到混合物料；
[0091](2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
【主权项】
1.一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分: 碳纤维5-10份，聚酰亚胺树脂20-30份， 莫来石2-5份，聚丙烯酸酯3-8份， 硅灰石粉1.5-3份，冰晶石1-2份， 稀土化合物2-3份，竹纤维4-6份， 分散剂0.5-1份，稀释剂2-5份。2.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分: 碳纤维8份，聚酰亚胺树脂25份， 莫来石3份，聚丙烯酸酯6份， 硅灰石粉2份，冰晶石1.8份， 稀土化合物2份，竹纤维5份， 分散剂I份，稀释剂3.5份。3.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，所述聚酰亚胺树脂的数均分子量为5000-9000。4.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，所述碳纤维的直径为1-1.5μηι，长度为2-3μηι。5.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，所述硅灰石粉的粒径大小为50-80nm，其相对密度为2.8-2.9。6.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，所述稀土化合物氯化镧、氯化铈中的一种或两种混合。7.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，所述竹纤维的直径大小为2-5μηι，长度为10-20μηι。8.如权利要求1所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料，其特征在于，所述分散剂为改性淀粉、稀土偶联剂、硅烷偶联剂中的一种或多种混合。9.如权利要求1至8任一所述的一种碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将碳纤维、竹纤维、冰晶石、稀土化合物、硅灰石粉和莫来石混合搅拌均匀，加入分散剂、稀释剂，在50_8(TC下超声2-3h，继续加入聚酰亚胺树脂、聚丙烯酸酯，升温至100-120°C，8000-10000转/分的状态下搅拌2-5h，得到混合物料； (2)将步骤(I)得到的混合物料转移至模具，固化成型，得到碳纤维/聚酰亚胺树脂复合材料。
【文档编号】C08K13/06GK105838069SQ201610236078
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】严连庆
【申请人】湖州新奥克化工有限公司