[发明专利]一种新型碳纤维复合材料及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料技术领域，具体为一种新型碳纤维复合材料及其制造方法。

背景技术

在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强。

根据对比文件CN103648763提出的一种碳纤维复合材料及其制造方法，该碳纤维增强复合材料含有至少2片碳纤维织物和热塑性树脂，所述至少2片碳纤维织物分别由解开碳纤维束而得的开松纤维丝构成，并且所述热塑性树脂以固化的状态含浸于所述至少2片碳纤维织物内，由此，所述碳纤维增强复合材料整体一体化，该制造方法中并未公开一体化结构使用的其他材料，因此本发明提出一种新型碳纤维复合材料及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型碳纤维复合材料及其制造方法，以解决背景技术中提出的问题。

为实现目的，本发明提供如下技术方案，一种新型碳纤维复合材料，该新型碳纤维复合材料包括60%-80%碳纤维、19%-31%热塑性树脂、12%-18%陶瓷材料和1%-9%固化剂，所述碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料和固化剂的混合配比为14:5:3:1。

优选的，所述碳纤维为多根碳纤维单纱构成的碳纤维束，且多根碳纤维单纱为互联体结构，且单根碳纤维单纱的直径不超过180nm。

优选的，所述热塑性树脂由海因环氧树脂与偏氟乙烯树脂或偏氟乙烯共聚物树脂基体复合而成，且热塑性树脂为混合液体状态。

优选的，所述海因环氧树脂和偏氟乙烯树脂或偏氟乙烯共聚物树脂基体的混合配比为15:1。

优选的，所述陶瓷材料为陶瓷浆料，且陶瓷浆料中包含有直径小于3um的陶瓷颗粒。

优选的，该新型碳纤维复合材料包括62%碳纤维、23%热塑性树脂、12%陶瓷材料和3%固化剂。

优选的，该新型碳纤维复合材料包括65%碳纤维、20%热塑性树脂、14%陶瓷材料和1%固化剂。

优选的，该新型碳纤维复合材料包括60%碳纤维、24%热塑性树脂、12%陶瓷材料和4%固化剂。

一种新型碳纤维复合材料的制造方法，其生产过程包括以下步骤：

S1：将多组碳纤维束通过拉丝紧固装置进行等间距平行设置，构成碳纤维束互联体结构；

S2：取上述混合配比的海因环氧树脂、偏氟乙烯树脂或偏氟乙烯共聚物树脂基体溶液，向其中加入粒径在20nm-3um的陶瓷材料粉末，搅拌超声分散1h-2h，组合成热塑性树脂与陶瓷材料的混合浆液；

S3：向步骤S1的碳纤维互联体结构中灌入步骤S2制得的混合浆液，保证浆液充满整个浇筑腔；

S4：向上述浇筑腔中加入固化剂，进行热压成形工序对整个碳纤维、热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂组成的结构进行热压成形工序。

优选的，所述步骤S4中反复热压成形的次数不少于三次，且每次时间不少于一小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将碳纤维通过互联体结构设置在一起，利用热塑性树脂、陶瓷材料以及固化剂将多组碳纤维热压成形，整体结构上增加了新型碳纤维复合材料的强度、韧性以及使用寿命，比传统的碳纤维复合材料结构更稳定。

附图说明

图1为本发明热压成形设备局部结构示意图。

图中：1固定机构、2碳纤维互联体结构、3浇筑件、4注液孔。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

实施例1

该新型碳纤维复合材料包括62%碳纤维、23%热塑性树脂、12%陶瓷材料和3%固化剂。

该新型碳纤维复合材料的制造方法包括以下步骤：