[发明专利]一种碳纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种碳纤维增强环氧树脂复合材料，其重量份组成包括：环氧树脂45～60份，增韧剂10～15份，爽滑剂4～5份，固化剂15～20份，促进剂1～2份，增稠剂5～10份，脱模剂1～3份，增容剂5～10份，纳米硫酸钡10～15份，UHMWPE 8～12份，碳纤维10～16份。本发明还公开了该碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法。本发明提供的碳纤维增强环氧树脂复合材料具有较好的耐刮擦性能。

技术领域：

本发明涉及一种碳纤维增强环氧树脂复合材料，特别是涉及一种用于自行车配件的碳纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术：

碳纤维复合材料是正在崛起的一类十分引入注目的新型材料，它可以兼顾碳纤维和基体的性能而成为综合性能更为优异的工程结构材料和具有特殊性能的功能材料，主要分为碳纤维树脂基复合材料和金属基复合材料。金属基体具有高强度、耐热性、导电导热性及抗吸潮老化等性能，但其制造工艺和内部结构较复杂，现阶段研究主要是优化设计其制造工艺，改善碳纤维与基体的相容性，充分发挥这种复合材料的性能优势，进而开拓其应用市场。树脂基复合材料发展先于金属基复合材料，始于60年代初期，是在玻璃纤维增强塑料(玻璃钢)的基础上发展起来的。由于其比重小、力学性能和化学性能较好，自80年代起得到了广泛的推广应用，大量用作飞机轻质材料，而且随成本的降低，在机械、化工、汽车、自行车等结构零件及体育娱乐等器件中也获得了广泛的应用。

环氧树脂是优良的热固性树脂，它与目前大量应用的不饱和聚酯树脂相比，具有更优良的物理性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热和粘合性能，是目前最普遍、最重要的一种基体材料和结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。据粗略调查显示，我国目前用于环氧基纤维增强复合材料所需环氧树脂总量在15万吨左右，且每年以20％的速度增长。

例如，公开号为CN101805493B、公开日为2012.03.07、申请人为中山大学、东莞泰合复合材料有限公司的中国专利公开了“一种耐高温碳纤维/环氧树脂复合材料及制备方法和用途”，包括预浸料的制备和复合材料的固化成型，该方法通过引入一类潜伏性促进剂脂肪胺氢氟酸盐，降低了复合材料在模具中的成型时间，有效地提高生产效率和降低生产成本且不会降低预浸料的贮存期；通过高温热处理，进一步提高树脂的交联密度，有助于提高复合材料的玻璃化转变温度，同时，高温热处理可以有效地消除因快速固化而产生的内应力；制得的复合材料具有良好的力学性能和耐磨性，复合材料的玻璃化转变温度在190～210℃之间，能够满足耐180℃高温环境的要求。该复合材料可用于在汽车、自行车、飞机中应力杆件的制备，或在管道、储物罐及反应釜的制备中的应用。不过，该发明也存在一定的缺陷：其耐刮擦性能不是很好，耐刮擦性能是指材料受到外力作用时，对外力的抵抗能力和形变吸收能力，而当这种抵抗能力小及这种形变吸收(产生塑性形变)不能恢复到原来状态时，基材表面就被破坏，产生划痕，耐刮擦性能主要与材料的硬度和摩擦系数有关，硬度越高、摩擦系数越低则耐刮擦性能越好，而该发明在硬度和摩擦系数方面均不是很理想。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是提供一种碳纤维增强环氧树脂复合材料，其具有较好的耐刮擦性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种碳纤维增强环氧树脂复合材料，其重量份组成包括：其重量份组成包括：环氧树脂45～60份，增韧剂10～15份，爽滑剂4～5份，固化剂15～20份，促进剂1～2份，增稠剂5～10份，脱模剂1～3份，增容剂5～10份，纳米硫酸钡10～15份，UHMWPE 8～12份，碳纤维10～16份。

优选地，本发明所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂或双酚S型环氧树脂。

优选地，本发明所述增韧剂为端氨基液体丁腈橡胶。

优选地，本发明所述爽滑剂为芥酸酰胺。