本发明属于复合材料，具体涉及一种碳纤维增强复合材料及其制备方法和应用。
背景技术：
1、碳纤维增强复合材料(carbonfiberreinforced composites，cfrcs)具有高比强度，耐化学腐蚀性能和热稳定性优异，被广泛用于航空航天、汽车制造、风力发电以及高性能体育器材等高端制造领域。
2、现有的cfrcs通常采用环氧树脂、聚醚醚酮(peek)等热固性或高熔点热塑性聚合物作为粘结基体材料，这类基体材料与碳纤维之间形成强界面结合，使得整体复合材料结构稳定但不可逆，其中的碳纤维成本较高，难以在使用寿命结束后有效回收，造成了碳纤维浪费。
3、目前，已有部分研究尝试通过催化热解或溶剂降解等方式，对cfrcs中的基体材料进行分解，从而回收碳纤维。但是上述方法操作条件苛刻，通常需在高温或强酸碱环境中进行，易对回收碳纤维造成结构损伤。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种碳纤维增强复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的碳纤维增强复合材料能够实现无结构损伤回收。
2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
3、本发明提供了一种碳纤维增强复合材料，包括碳纤维基底和覆在所述碳纤维基底表面的功能层；所述功能层包括苯甲酸接枝聚乙烯醇；所述功能层的层数为3层以上。
4、优选的，所述苯甲酸接枝聚乙烯醇的接枝率为30～70％。
5、优选的，所述功能层与碳纤维基底的质量比不大于7:10。
6、本发明还提供了上述方案所述碳纤维增强复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、将聚乙烯醇、对醛基苯甲酸、催化剂和有机溶剂混合进行缩醛反应，得到苯甲酸接枝聚乙烯醇；
8、将所述苯甲酸接枝聚乙烯醇覆在碳纤维基底表面后除溶剂，得到所述碳纤维增强复合材料。
9、优选的，所述聚乙烯醇的数均分子量为74000～140000。
10、优选的，所述聚乙烯醇和对醛基苯甲酸的质量比为30:(15～26)。
11、优选的，所述聚乙烯醇和有机溶剂的质量比为(6～10):100。
12、优选的，所述缩醛反应的温度为75～80℃，保温时间为20～72小时。
13、优选的，所述除溶剂为加热；所述除溶剂的温度为40～60℃，保温时间为48～72小时。
14、本发明还提供了上述方案所述碳纤维增强复合材料或上述方案所述的制备方法得到的碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车制造、风力发电或体育器材领域中的应用。
15、本发明提供了一种碳纤维增强复合材料。本发明通过苯甲酸形成氢键交联疏水相区对聚乙烯醇材料的力学性能及环境稳定性进行增强，使得碳纤维增强复合材料具有高强度和优异的耐水性能；本发明通过氢键的可逆性，使得碳纤维增强复合材料具有很好的可回收性和循环使用性。本发明提供的碳纤维增强复合材料拉伸强度高，耐水性能、耐溶剂性能优异，可循环使用，具有可控解聚性能，能够实现高效且闭环的材料回收，环境友好。实施例结果表明，本发明提供的碳纤维增强复合材料在水溶液或有机溶剂中浸泡24h后强度和模量保持不变，在有机溶剂的辅助下实现有效地回收和再加工，强度和模量不会明显下降。
16、本发明还提供了上述方案所述碳纤维增强复合材料的制备方法。本发明提供的制备方法步骤简单，易于操作，成本低，有利于规模化制备。
17、本发明还提供了上述方案所述碳纤维增强复合材料或上述方案所述的制备方法得到的碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车制造、风力发电或体育器材领域中的应用。本发明提供的碳纤维增强复合材料综合性能优异，能够实现无结构损伤回收，适合用于高端制造，例如航空航天、汽车制造、风力发电或体育器材等领域。
1.一种碳纤维增强复合材料，其特征在于，包括碳纤维基底和覆在所述碳纤维基底表面的功能层；
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述苯甲酸接枝聚乙烯醇的接枝率为30～70％。
3.根据权利要求1或2所述的碳纤维增强复合材料，其特征在于，所述功能层与碳纤维基底的质量比不大于7:10。
4.权利要求1～3任一项所述碳纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇的数均分子量为74000～140000。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇和对醛基苯甲酸的质量比为30:15～26。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇和有机溶剂的质量比为6～10:100。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述缩醛反应的温度为75～80℃，保温时间为20～72小时。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述除溶剂为加热；所述除溶剂的温度为40～60℃，保温时间为48～72小时。
10.权利要求1～3任一项所述碳纤维增强复合材料或权利要求4～9任一项所述的制备方法得到的碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车制造、风力发电或体育器材领域中的应用。