一种碳纤维复合材料及其制备方法与应用与流程

本发明涉及复合材料
技术领域：
，尤其涉及一种碳纤维复合材料及其制备方法与应用。
背景技术：
：复合材料因具有抗伏能力强、自重轻、安装方便和耐酸碱盐等优点，使其作为一种新兴的电杆广泛应用。但复合材料也暴露出拉伸强度小，容易变形的缺点，在较大风的情况下，复合材料电杆会过度弯曲，导致其触碰到周边的电力设备甚至行人。技术实现要素：本发明提供了一种碳纤维复合材料及其制备方法与应用，解决了现有的复合材料拉伸强度小，容易变形的技术问题。其具体技术方案如下：本发明提供了一种碳纤维复合材料，包括：a组分和b组分；按重量份计，所述a组分包括：二异氰酸酯100份、活性稀释剂1～15份、纳米滑石粉1～5份和碳纳米纤维1～30份；按重量份计，所述b组分包括：聚丙二醇50～150份、聚四甲撑二醇50～150份和纳米滑石粉1～5份。更优选地，a组分中，二异氰酸酯100份、活性稀释剂2份、纳米滑石粉1份、碳纳米纤维1份；b组分中，聚丙二醇100份、聚四甲撑二醇100份、纳米滑石粉1份。优选地，所述a组分与所述b组分的质量比为100：(5～30)，更优选为15，进一步优选为100：10。优选地，所述碳纤维复合材料的热固性粘度为50mpa·s～15000mpa·s，更优选为5000mpa·s～10000mpa·s，进一步优选为7000mpa·s～7500mpa·s，最优选为7500mpa·s。优选地，所述碳纤维复合材料主体的分子量为10000～30000，更优选为15000～25000，进一步优选为20000～21000。需要说明的是，碳纤维复合材料主体为不含碳纤维部分的树脂。优选地，所述碳纳米纤维的等效长度为1nm～200nm，更优选为50nm～100nm，进一步优选为70nm～80nm。优选地，所述碳纳米纤维的等效直径为1nm～50nm，更优选为25nm，进一优选为20nm～30nm。优选地，所述活性稀释剂为二甲苯、丁醇、含氟环氧化合物、缩水甘油醚中的一种或多种，更优选为二甲苯。本发明还提供了一种碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：步骤1：将a组分依次进行混合、加热和低压脱泡后得到第一混合物；步骤2：将b组分依次进行混合、加热和低压脱泡后得到第二混合物；步骤3：将第一混合物和第二混合物进行混合得到所述碳纤维复合材料；所述a组分包括：二异氰酸酯、活性稀释剂、纳米滑石粉和碳纳米纤维；所述b组分包括：聚丙二醇、聚四甲撑二醇和纳米滑石粉。更优选地，本发明实施例中，a组分中各组分进行混合为搅拌混合。其中，搅拌的速率为150rpm，时间为30min；b组分中各组分混合为搅拌混合。其中，搅拌的速率为150rpm，时间为30min；该碳纤维复合材料碳纤维分布均匀。优选地，所述加热温度为90℃～150℃，更优选为120℃；所述低压脱泡后的压力为1mmhg～3mmhg，更优选为2mmhg。本发明还提供了上述碳纤维复合材料或上述制备方法制得的碳纤维复合材料在制备电杆中的应用。将上述制备方法得到的碳纤维复合材料模具成型后，得到电杆。本申请提供的碳纤维复合材料弹性形变小，拉伸强度高，作为电杆使用时，在大风的情况下，不会过度弯曲变形，安全可靠。从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：本发明提供了一种碳纤维复合材料，由实验数据可知，该复合材料较传统的复合材料弹性形变小，拉伸强度高，且质量轻。本发明还提供了一种碳纤维复合材料的制备方法，该制备方法简单，适合大规模生产。本发明还提供了碳纤维复合材料在制备电杆中的应用，该复合材料通过模具成型后得到的电杆拉伸强度高，弹性形变小，大风下不易弯曲变形。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本发明实施例提供的一种碳纤维复合材料的电镜图；图2为本发明实施例提供的一种碳纤维复合材料的示意图。具体实施方式本发明实施例提供了一种碳纤维复合材料及其制备方法与应用，用于解决现有的复合材料拉伸强度小，容易变形的技术问题。为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例一将a组分的二异氰酸酯100重量份、活性稀释剂2重量份、纳米滑石粉1重量份和碳纳米纤维1重量份进行搅拌150rpm混合时间为30min，然后将a组分加热到120℃，低压脱泡至3mmhg，同时将b组分的聚丙二醇100重量份、聚四甲撑二醇100重量份和纳米滑石粉1重量份进行150rpm搅拌，混合30min，然后将b组分加热到120℃，低压脱泡至3mmhg，然后将处理后的a组分和b组分以质量比为100：10进行混合，得到碳纤维复合材料，模具成型后，得到碳纤维复合材料电杆。如图1所示，本实施例制备得到的碳纤维复合材料的碳纤维均匀分布在树脂中。实施例二将实施例一制备得到的碳纤维复合材料电杆与传统的复合材料电杆进行各项性能测试。本发明实施例一制备得到的碳纤维复合材料的测得的热固性粘度为7000mpa·s。如表1所示，本发明实施例一制备得到的碳纤维复合材料电杆的拉伸弹性模量在2.5pa以上，拉伸强度在60mpa，说明本发明实施例一制备得到的碳纤维复合材料电杆弹性形变小且拉伸强度高。如表2所示，同样长度的电杆，本发明实施例一制备得到的碳纤维复合材料质量仅600kg～700kg。表1实施例一碳纤维复合材料与传统碳纤维复合材料性能拉伸弹性模量拉伸强度传统碳纤维复合材料电杆1.0gpa10～20mpa实施例一碳纤维复合材料电杆≥2.5gpa≥60mpa表2实施例一碳纤维复合材料电杆与传统碳纤维复合材料电杆质量对比质量传统碳纤维复合材料电杆(15m)1000～1200kg实施例一碳纤维复合材料电杆(15m)600～700kg以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。当前第1页12