[发明专利]一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维复合材料被誉为“黑色黄金”，以其卓越性能、高技术含量、供不应求的发展态势，一举占据新材料领域的重要地位。碳纤维直径细如发丝，以高模量、高强度、性能稳定而著称，同时它易于裁剪，通过对纤维排列不同取向来满足不同应力需求，是结构类应用首选材料。纤维增强复合材料具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性，使其在军用和民用领域得到了日益广泛的应用，特别是航天航空领域。目前，纤维增强复合材料在汽车领域的应用也引起了很大的关注，特别是碳纤维/环氧树脂复合材料。碳纤维/环氧树脂复合材料是一种高强度复合材料，也就是碳复材，成为当今新一代的“材料之王”，是运动器材的首选材料，主要作为增强材料的碳纤维和作为基体材料的环氧树脂组成，在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比模量，轻量化效果十分明显的优点。

但是现有技术中的碳纤维复合材料还存在复合材料间剪切强度不够、韧性低、机械力学性能不够好，固化温度高、制作成本高，工艺复杂等问题。

发明内容

发明的目的：本发明公开了一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料及其制备方法。

技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将碳纤维短切为1mm后放入离心管中，加入二甲基亚砜水溶液，将离心管放于超声波清洗器中于60℃超声蚀刻处理6-8h，取出后用清水洗涤15-20min，取出后进行真空干燥，得到蚀刻碳纤维备用；

(2)将端羟基液态聚丁二烯放置于溶液槽中，将步骤(1)中蚀刻碳纤维浸入溶液槽中5-10min后取出真空干燥得端羟基聚丁二烯改性的蚀刻碳纤维备用；

(3)将聚合物加热熔融得到聚合物液；

(4)在40-50℃下混合步骤(3)的聚合物液和固化剂并搅拌20-30min得混合液；

(5)将步骤(2)端羟基聚丁二烯改性的蚀刻碳纤维和稀释剂加入到步骤(4)中的混合液中搅拌研磨30-40min，其中所述端羟基聚丁二烯改性的蚀刻碳纤维、稀释剂和聚合物液、固化剂质量比为(40-60)：(5-15)：100：(10-40)；

(6)在45-65℃下加入丙酮超声分散10-30min；

(7)在真空条件下，加热至45-65℃进行搅拌并真空脱泡6-8h，即得碳纤维增强聚合物复合材料。

优选地，所述步骤(1)中二甲基亚砜水溶液的浓度为80％-90％；所述的超声蚀刻处理的超声频率为40KHz-45KHz。

优选的，所述步骤(3)中加热熔融条件为：加热温度80-140℃，加热时间为30-90min。

优选地，所述步骤(4)中的聚合物为热固性聚合物；所述的热固性聚合物为环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯、聚四氟乙烯、不饱和聚酯树脂、有机硅树脂中的一种。

优选地，所述的步骤(4)中的聚合物为环氧树脂，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚A型缩水甘油醚的一种或两种，其中为两种时，双酚A型环氧树脂和双酚A型缩水甘油醚的重量份之和为100份，且双酚A型环氧树脂重量份为65-75份。

优选地，所述步骤(4)中的聚合物在25℃的黏度为2000-5000mPa.s。

优选地，所述步骤(4)中的固化剂为三乙烯四胺、己二胺或者双氰胺100s、双氰胺DDA5中的一种。

优选的，所述步骤(5)中的稀释剂为丙酮。

本发明的另一个目的在于提供一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料，由上述制备方法制备而成。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料及其制备方法，通过添加端羟基聚丁二烯，与聚合物间的相容性好，利于形成均一的混合体系，增加了碳纤维增强聚合物复合材料间的界面韧性，在不损失剪切强度的前提下，碳纤维增强聚合物复合材料界面韧性提高了40-50％，机械力学性能得到显著的提高，碳纤维表面进行蚀刻，形成有大量沟槽，沟槽有利于反应过程中保护碳纤维作用；制备方法简单，科学安全、环保无毒，制作成本低，复合材料更加轻便。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的描述。

实施例1

本发明的一种汽车引擎盖用碳纤维增强聚合物复合材料及其制备方法，包括以下步骤：