专利名称：一种环保型炭复合材料及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种环保型的炭复合材料。
背景技术：
在日常生活中现在要用到大量的塑料材料，由于塑料材料难免都会有难以排除的甲醛、苯及其它有毒化学物质残留。特别是作为室内装潢和汽车装潢上的塑料材料，对甲醛、苯及其它有毒的化学物质残留的要求非常严格。
炭是一种多孔性材料，具有大的比表面积，有很强的吸附分解、调湿、净化、除臭、远红外线及负离子效能。现在已经将炭用做保健，装潢，包装等领域，由于炭对水分的吸放调节，抑制温度上升和霉菌、微生物的繁衍，起到防霉、调节温度的功效，炭的负离子作用能舒适宜人、使人心神安宁，同时炭又是一种极好的导电体，可遮挡电磁波的辐射，有利于健康。如何将炭的上述功能与材料结合在一起，使炭的本质功能得到充分的发挥，拓展了炭的应用领域，已经成为一个主要研究课题。
现在也有大量的关于炭加入到树脂中的报道，如中国专利ZL87103642公开了一种聚缩醛树脂组合物，该组合物含有0.1～30％按总组成重量计的一种或两种或多种的碳质材料(其中包括炭黑、碳纤维和石墨)及0.0005至2％(按总组合物重量计)的一种或两种或多种选自碱金属化合物和碱土金属化合物的材料。在该专利中碳质材料的作用仅仅是增强，炭的本质功能无法得到发挥。
中国专利ZL 96107257.1公开了一种纤维增强热塑性树脂复合材料包括热塑性树脂、5-80％(重量)的纤维增强材料和0.01-5％(重量)的炭黑，其中纤维增强材料具有的平均直径为3-21μm、平均长度为3-30mm，炭黑具有因初级内聚力的聚集尺寸不大于60nm。由于与纤维增强材料一起加入树脂有因初级内聚力的聚集尺寸不大于60nm。由于与纤维增强材料一起加入树脂中的具有特定聚集尺寸的炭黑的作用，这种复合材料可有效地防止黑色或灰色模塑制品中用于增强的玻璃纤维的折断。该发明的炭黑也是为了解决材料机械性能的问题。
上述2个专利中炭的加入均为少量，都无法使炭本质功能发挥作用，如果加入大量的炭，对材料的可塑性能又造成影响。
发明内容
为了解决上述的技术难题，本发明的一个目的是提供一种能使炭的本质功能得到充分发挥，可塑性强的环保型炭复合材料。本发明的另外一个目的是提供上述环保型炭复合材料的制备方法。
为了达到上述的第一个目的，本发明采用了以下的技术方案一种环保型炭复合材料，该环保型炭复合材料按总重量的百分数计包括以下的组份树脂10％～50％ 纤维1％～20％炭粉40％～80％ 石英或水晶粉0.5％～2％氢氧化铝1％～10％。
作为优选，该环保型炭复合材料按总重量的百分数计包括以下的组份树脂20％～30％ 纤维4％～15％炭粉50％～70％ 石英或水晶粉0.8％～2％氢氧化铝3％～8％。
作为优选，所述的树脂为不饱合树脂、胶衣树脂、环氧树脂、三聚胺树脂、尿醛树脂中的一种。
作为优选，所述的炭粉为白炭、竹炭、草木炭、锯木粉炭、家用烤炭中的一种或多种。
作为优选，纤维为玻璃纤维、芳伦纤维、炭纤维、石墨纤维中的一种或多种。
作为再优选，纤维的长度为0.5cm～5cm。作为另选方案，所述的纤维可以织成纤维布。
为了达到本发明的第二个目的，本发明采用了以下的技术方案一种环保型炭复合材料的制备方法，该方法包括以下的步骤①在模具中的放置网状纤维；②取粉碎好的炭粉，加入到树脂中搅拌均匀；③在上述的树脂中加氢氧化铝和石英或水晶，搅拌均匀；④加入与树脂相匹配的固化剂搅拌；⑤用温度表测试温度，并观察树脂稠性，若温度或树脂稠性发生变化时，将混合好的树脂填入到模具中。
⑥模压使材料达到理想的形状，然后固化成型。
作为优选，固化成型采用热固化并通过机械液压成型，固化温度为80℃，热处理1-4小时。作为另选方案，固化成型可以采用冷固法，聚胶时间为30～45分钟，硬化时间为1～2天，熟化时间为7～14天。
本发明中纤维属于一种补强材料，加入后可增强复合的强度，其中不同的纤维其强度也不一样，如玻璃纤维、芳伦纤维、炭纤维、石墨纤维等，它们的强度各有特性，如碳纤维的强度是玻璃纤维的1～6倍，是钢的4倍，纤维的长度可根据需要，如短切以0.5cm～5cm，只要可以混入搅拌均可，也可用长短不一的纤维制成毡，织成纤维布，操作大型、异型的结构工件，根据不同用途的材料可以选择不同的纤维。
氢氧化铝可以作为复合物的防火填料，在聚合物中能起防火自熄的作用，也可在表层上做一层较薄的复合盖面料，当然它是一种轻质材料，也可做填充料。
水晶或石英主要是补强，提高材料的硬度。
由于采用了以上的技术方案，本发明的复合材料使炭的本质功能得到充分发挥，产品可塑性强，结构稳定、强度高、柔韧度好，表面耐磨、耐酸碱，广泛用于各种室内外装饰，飞机、汽车、轮船装饰。
具体实施例方式
实施例1本实施例的配方如下(按总重量的百分数计)不饱和树脂20％ 纤维4.5％炭粉70％ 石英粉1％氢氧化铝4.5％在模具中的放置网状纤维；取粉碎好的炭粉，加入到不饱和树脂中搅拌均匀；在上述的树脂中加氢氧化铝和石英，搅拌均匀；加入与不饱和树脂相匹配的固化剂搅拌；用温度表测试温度，并观察不饱和树脂稠性，若温度或不饱和树脂稠性发生变化时，将混合好的树脂填入到模具中。模压使材料达到理想的形状，然后室温下用冷固法固化成型。冷固法一般聚胶时间30-45分钟，硬化时间一般1-2天，熟化时间一般一个星期或几个星期。
实施例2本实施例的配方如下(按总重量的百分数计)环氧树脂27％ 纤维8％炭粉55％ 石英粉2％
氢氧化铝8％在模具中的放置网状纤维；取粉碎好的炭粉，加入到环氧树脂中搅拌均匀；在上述的树脂中加氢氧化铝和石英，搅拌均匀；加入与环氧树脂相匹配的固化剂搅拌；用温度表测试温度，并观察环氧树脂稠性，若温度或环氧树脂稠性发生变化时，将混合好的树脂填入到模具中。模压使材料达到理想的形状，然后室温下用冷固法固化成型。冷固法一般聚胶时间30-45分钟，硬化时间一般1-2天，熟化时间一般一个星期或几个星期。
实施例3本实施例的配方如下(按总重量的百分数计)三聚胺树脂30％纤维15％炭粉44％ 水晶粉1％氢氧化铝10％在模具中的放置网状纤维；取粉碎好的炭粉，加入到三聚胺树脂中搅拌均匀；在上述的树脂中加氢氧化铝和石英，搅拌均匀；加入与三聚胺树脂相匹配的固化剂搅拌；用温度表测试温度，并观察三聚胺树脂稠性，若温度或三聚胺树脂稠性发生变化时，将混合好的树脂填入到模具中。模压使材料达到理想的形状，然后采用热固化并通过机械液压成型。固化温度为80℃，热处理1-4小时。
实施例4本实施例的配方如下(按总重量的百分数计)尿醛树脂45％ 纤维2％炭粉50％ 石英粉1％氢氧化铝2％
在模具中的放置网状纤维；取粉碎好的炭粉，加入到尿醛树脂中搅拌均匀；在上述的树脂中加氢氧化铝和石英，搅拌均匀；加入与尿醛树脂相匹配的固化剂搅拌；用温度表测试温度，并观察尿醛树脂稠性，若温度或尿醛树脂稠性发生变化时，将混合好的树脂填入到模具中。模压使材料达到理想的形状，然后室温下用冷固法固化成型。冷固法一般聚胶时间30-45分钟，硬化时间一般1-2天，熟化时间一般一个星期或几个星期。
权利要求
1.一种环保型炭复合材料，其特征在于该环保型炭复合材料按总重量的百分数计包括以下的组份树脂10％～50％ 纤维1％～20％炭粉40％～80％ 石英或水晶粉0.5％～2％氢氧化铝1％～10％。
2.如权利要求1所述的一种环保型炭复合材料，其特征在于该环保型炭复合材料按总重量的百分数计包括以下的组份树脂20％～30％纤维4％～15％炭粉50％～70％石英或水晶粉0.8％～2％氢氧化铝3％～8％。
3.如权利要求1或2所述的一种环保型炭复合材料，其特征在于所述的树脂为不饱合树脂、胶衣树脂、环氧树脂、三聚胺树脂、尿醛树脂中的一种。
4.如权利要求1或2所述的一种环保型炭复合材料，其特征在于所述的炭粉为白炭、竹炭、草木炭、锯木粉炭、家用烤炭中的一种或多种。
5.如权利要求1或2所述的一种环保型炭复合材料，其特征在于纤维为玻璃纤维、芳伦纤维、炭纤维、石墨纤维中的一种或多种。
6.如权利要求5所述的一种环保型炭复合材料，其特征在于纤维的长度为0.5cm～5cm。
7.如权利要求5所述的一种环保型炭复合材料，其特征在于所述的纤维是用纤维织成的纤维布。
8.如权利要求1所述的一种环保型炭复合材料的制备方法，该方法包括以下的步骤①在模具中放置网状纤维；②取粉碎好的炭粉，加入到树脂中搅拌均匀；③在上述的树脂中加氢氧化铝和石英或水晶，搅拌均匀；④加入与树脂相匹配的固化剂搅拌；⑤用温度表测试温度，并观察树脂稠性，若温度或树脂稠性发生变化时，将混合好的树脂填入到模具中。⑥模压使材料达到理想的形状，然后固化成型。
9.如权利要求8所述的一种环保型炭复合材料的制备方法，其特征在于固化成型采用冷固法，聚胶时间为30～45分钟，硬化时间为1～2天，熟化时间为7～14天。
10.如权利要求8所述的一种环保型炭复合材料的制备方法，其特征在于固化成型采用热固化并通过机械液压成型，固化温度为80℃，热处理1～4小时。
全文摘要
本发明涉及一种复合材料，尤其涉及一种环保型的炭复合材料。一种环保型炭复合材料，该环保型炭复合材料按总重量的百分数计包括以下的组份树脂10％～50％、纤维1％～20％、炭粉40％～80％、石英或水晶粉0.5％～2％、氢氧化铝1％～10％。本发明的复合材料使炭的本质功能得到充分发挥，产品可塑性强，结构稳定、强度高、柔韧度好，表面耐磨、耐酸碱，广泛用于各种室内外装饰，飞机、汽车、轮船装饰。
文档编号C08L101/00GK1737054SQ20051006066
公开日2006年2月22日 申请日期2005年9月7日 优先权日2005年9月7日
发明者管民章, 管宁章, 管政章 申请人:管宁章