[发明专利]一种新型碳纤维复合型材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型复合材料，尤其涉及一种新型碳纤维复合型材及其制造方法。

背景技术

材料科学在人类发展史上起着十分重要的作用。一种新材料的出现，往往会引起生产工具的革新和生产力的大幅度提高，因此，人们常常把使用材料的名称作为人类历史发展阶段的标志，如石器时代，铜器时代和铁器时代等。

二十世纪以来，高度成熟的钢铁工业和其它合金材料的发展已成为现代工业的重要支柱。特别是钢和特种合金的出现，使原来用其它材料无法制成的机器终于制造成功。例如，蒸汽涡轮机的力学原理很早就已经知道，但由于没有找到合适的材料，一直未能付诸实现。只有在钢材出现之后，实用的蒸汽涡轮机才被制造出来。

在现代工业生产中，钢材仍然起着重要的作用，它在现已使用的结构材料中占一半以上，从这个角度来说，人类仍然处在铁器时代。但是，随着宇航、导弹、原子能等现代技术的迅速发展，现有的钢铁和合金材料弓很难满足要求。例如，在设计导弹、人造卫星、飞机的承载构件时，理想的结构材料应具有重量轻、强度和模量高等特点。人们常用单位重量的强度和模量来表示这一综合性能，它们被称为比强度和比模量。然而，即使是比普通钢的强度高七倍左右的高强度钢，由于比重大，其比强度仍比较低。要增加构件的强度就必须同时增加其重量，这对运动的部件来说没有什么意义。至于比模量，通用的各种工程材料，如木材、铝、钢等的数值几乎都相近，从这个角度来看，钢并不比木材优良，相互代替也就没有多大的实际意义。

三大合成材料在本世纪相继诞生，材料科学领域发生了深刻的变化。许多原来用钢铁和木材等制造的东西，可以用塑料来代替。一般说来，塑料比铝轻一半左右，比钢轻80～87％，甚至可以比软木还轻，用它来制造零部件所需的劳动量比用金属材料制造时少三分之二以上。但是，塑料强度低，耐热性差，本世纪四十年代迅速发展起来的新型复合材料则使上述缺点得到了克服。

复合材料，顾名思义，就是两种或两种以上的材料经一定的复合工艺制造出来的一种新型材料。其性能正在不断提高。作为复合材料的增强材料，碳纤维的比强度和比模量都相当高，它的树脂复合材料的比模量比钢和铝合金高五倍，其比强度也高三倍以上。碳纤维及其增强复合材料还具有一般碳材料的各种优良性能，如比重小，耐热、耐化学腐蚀、耐热冲击、热膨胀小、耐烧蚀等。

在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的材料。因此，由碳纤维增强的树脂、陶瓷、金属等复合材料的研制和应用就得到迅速发展。

碳纤维增强复合材料作为工程结构和烧蚀材料可以大大减轻宇宙飞船、导弹、飞机的重量，提高其有效载荷，改善其性能，甚至还可以解决许多工程技术中的关键问题。随着碳纤维及其复合材料性能的改善，成本的降低，今后其应用将日趋广泛。

发明内容

本发所解决的技术问题是提供一种新型碳纤维复合型材，以解决现有屏蔽建材重量重和综合性能不足的缺陷。

本发明还要解决的一个技术问题是提供上述新型碳纤维复合型材的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种新型碳纤维复合型材，其特征在于它是由重量比为2～3∶1的碳纤维编织布和固化环氧树脂组成。

其中，所述的碳纤维编织布规格为3K。

制造上述新型碳纤维复合型材的方法，包括如下步骤：

(1)将模具表面清洗干净，擦去水分，模具表面油脂和水分的去除可以保证树脂固化后不会粘结在模具上；

(2)将碳纤维编织布剪成长条状，长条的形状和大小与模具形状相适配；

(3)将固化环氧树脂中的固化剂成分和环氧树脂成分充分搅拌至混合均匀；

(4)将步骤(3)混合的树脂均匀涂抹于模具的表面，贴上一层步骤(2)的碳纤维布，用刮片轻轻刮平，再涂抹一层树脂，再贴一层碳纤维布，重复操作直至型材厚度达2～5cm，每一层树脂的厚度和碳纤维布的厚度任意，只要保证贴完后碳纤维编织布和固化环氧树脂总重量比为2～3∶1；

(5)将模具置于真空袋中抽真空，真空室温状态下，固化24小时以上，真空状态可使型材更加致密，性能更好；

(6)脱模后去除型材上的非边。

利用上述制造工艺不仅可以建造小型建筑型材，还可根据需要建造大型建筑型材。

上述新型碳纤维复合型材具有较好的电磁波屏蔽效果，可用于制造屏蔽建筑。