一种碳纤维布复合材料的制备方法及其产品与流程

本发明属于复合材料，具体涉及一种碳纤维布复合材料的制备方法及其产品。

背景技术：

1、碳纤维布是一种高性能材料，具有轻质、高强度、高刚性和耐腐蚀等优良特性，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑、电子等领域。碳纤维布是由碳纤维经过编织、织造、叠层等工艺制成的纺织品。碳纤维是一种由碳原子构成的纤维，直径一般为5-10微米，长度可达数千米。碳纤维具有轻质、高强度、高刚性、高温耐性、耐腐蚀等优良性能，是一种理想的结构材料。碳纤维通常采用聚丙烯腈（pan）、煤沥青和纤维素等为原料，经过纺丝、气流拉伸、高温碳化等工艺制成。碳纤维经过编织或织造成为布料。编织工艺通常采用平纹、斜纹、提花等方式，织造工艺则采用多重织造或无纬织造等方式。将多层碳纤维布料叠加在一起，形成预定的厚度和结构，将叠层后的碳纤维布料进行粘合或压缩，使其成为一体。

2、碳纤维布具有许多优良的性能，碳纤维布的密度一般为1.5-2.0g/cm³，比钢铁等金属材料轻很多。碳纤维布的拉伸强度可达3000mpa以上，比钢铁等金属材料的强度高5-10倍。碳纤维布的弹性模量大，刚度高，可用于制造高强度、高刚度的结构件。碳纤维布不易被化学腐蚀，可用于制造耐腐蚀的结构件。碳纤维布的热稳定性好，可在高温环境下使用。

技术实现思路

1、本发明发明目的在于提供一种碳纤维布复合材料的制备方法。

2、本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的碳纤维布复合材料产品。

3、本发明目的通过下述方案实现：一种碳纤维布复合材料的制备方法，利用低温湿法研磨工艺将纺丝组分和功能组分研磨成浆料，然后借助静电纺丝工艺在碳纤维布表面进行覆膜，最后经过辊压固化得到了碳纤维布复合材料，物料配比按质量分计，包括：

4、

5、包括下述制备步骤；

6、（1）改性浆料制备：按物料配比取聚苯醚、过氧化物和抗菌剂加入到甲苯中进行配料，各物料过筛150目，经过预混后灌入湿法研磨设备，于3℃以下研磨，当物料中颗粒粒径d90≤2μm时出料，得到可用于静电纺丝的改性浆料；

7、（2）静电纺覆膜碳纤维布：将改性浆料加入到胶料槽中，同时，胶料槽接入蠕动泵浆料循环补料系统，使胶料槽中改性浆料加入量保持没入胶辊的辊底3-5mm，胶辊接70~100kv高电压并匀速旋转上胶；碳纤维布紧贴着胶辊正上方的极板作水平匀速收卷动作，胶辊上端的浆料在高压静电场力作用下向上形成射流，均匀沉积在碳纤维布上形成纤维网膜，得到覆膜碳纤维布；

8、（3）覆膜碳纤维布经过高温辊压固化后得到碳纤维布复合材料。

9、其中，

10、所述的聚苯醚为丙烯化聚苯醚，过氧化物为过氧化苯甲酰(bpo)。

11、所述的抗菌剂为载银无机盐类。

12、所用的碳纤维布的克重为250~300g/m2。

13、步骤（1）中，研磨介质为氧化锆微球，直径≤0.1mm；研磨转速1700~2000rpm。

14、步骤（2）中，纺丝时图1中的胶料槽中可以同时放多个相互平行的上胶辊，这些胶辊规格相同，可以同时接电旋转上胶，且旋转方向可以单独控制。

15、步骤（2）中，纺丝时的电压范围为70~100kv，胶辊上端到极板的距离h是170~200mm，无纺布放卷速度为0.2~0.8m/min，纺丝空间环境温度为50~60℃，湿度为40%~60%。

16、步骤（3）中，高温辊压时温度为280℃，辊压时间5~10分钟。

17、本发明提供一种碳纤维布复合材料，根据上述任一所述方法制备得到，得到的碳纤维布复合材料热稳定性好，可以在不高于280℃的高温环境下依旧保持纤维网络复合结构，可应用于高温烟气过滤、耐高温隔热保温等场合，同时在常温下有较好的抗菌效果，适应各种环境。

技术特征：

1.一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于，利用低温湿法研磨工艺将纺丝组分和功能组分研磨成浆料，然后，借助静电纺丝工艺在碳纤维布表面进行覆膜，最后，经过辊压固化得到了碳纤维布复合材料，其中，浆料的物料配比按质量份计，包括：甲苯100份、聚苯醚12-20份、过氧化物0.2-1和抗菌剂0.1-0.4；包括下述步骤；

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于所述的聚苯醚为丙烯化聚苯醚；过氧化物为过氧化苯甲酰(bpo)。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于所述的抗菌剂为载银无机盐。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于，湿法研磨所用研磨介质为氧化锆微球，直径≤0.1mm；研磨转速1700~2000rpm。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于，所用的碳纤维布的克重为250~300g/m2。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于，纺丝时图1中的上胶料槽中可以同时放多个相互平行的上胶辊，这些胶辊规格相同，可以同时接电旋转上胶，且旋转方向可以单独控制。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于纺丝时，胶辊上端到极板的距离h是170~200mm，碳纤维布放卷速度为0.2~0.8m/min，纺丝空间环境温度为50~60℃，湿度为40%~60%。

8.根据权利要求1所述的一种碳纤维布复合材料的制备方法，其特征在于高温辊压时温度为280℃，辊压时间5~10分钟。

9.一种碳纤维布复合材料，其特征在于根据权利要求1-8任一所述方法制备得到，所得碳纤维布复合材料在不高于280℃的高温环境下保持纤维网络复合结构稳定，同时在常温下有抗菌效果。

10.一种根据权利要求9所述的碳纤维布复合材料的应用，应用于高温烟气过滤、耐高温隔热保温层和常温抗菌滤膜。

技术总结
本发明公开了一种碳纤维布复合材料及其产品。本发明公开了一种碳纤维布复合材料的制备方法，利用低温湿法研磨工艺将纺丝组分和功能组分研磨成浆料，然后借助静电纺丝工艺在碳纤维布表面进行覆膜，最后经过辊压固化得到了碳纤维布复合材料。得到的碳纤维布复合材料热稳定性好，可以在不高于280℃的高温环境下依旧保持纤维网络复合结构，可应用于高温烟气过滤、耐高温隔热保温等场合，同时在常温下有较好的抗菌效果，适应各种环境。

技术研发人员：崔大祥,陈超,吴晓燕,陈义军,林琳
受保护的技术使用者：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15