[发明专利]一种短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料，其特征在于：主要是由碳纤维束表面完全涂覆酚醛树脂涂层或者部分涂覆酚醛树脂涂层后混合入酚醛树脂粉制成；

所述复合材料的制备方法包括以下步骤：

步骤1：碳纤维束的预处理：将连续碳纤维束在900-1600℃、氩气气氛下进行热处理，除去表面金属离子及杂质，然后以丙酮、去离子水为清洗剂依次清洗至表面无胶，烘箱绕圈，得到预处理连续碳纤维束；

步骤2：将步骤1得到的预处理连续碳纤维束通过制备表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束的设备，制得表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束；

所述步骤2中，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束中的碳纤维单丝取向与短切碳纤维束轴向一致，所述碳纤维单丝沿轴向预加张力；

所述步骤2中，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维的酚醛树脂层包覆状态为完全包覆、一端部分未包覆、两端部分未包覆中的一种或者几种的混合；

步骤3：将步骤2得到的表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束与酚醛树脂粉以一定比例进行混合，制得的混合料置于烘箱中预处理，得到预处理混合料；

所述步骤3中，混合料中包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束与酚醛树脂粉的比例按照碳纤维占所制备而成的成品复合材料的体积百分比30%～60%，混合料在烘箱中预处理温度80～110℃，保温时间30-60 min；

步骤4：将步骤3得到预处理混合料装入冷压模具中铺放均匀进行预成型压制，制得预成型板料；

步骤5：将步骤4得到的预成型板料装入热压模具中进行热压成型，成型结束后，模具自然冷却至50℃，卸载脱模，制得短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料；

步骤6：将步骤5得到的短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料置于烘箱中后处理，完成成品制备。

2.根据权利要求1所述的一种短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：

所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：碳纤维束的预处理：将连续碳纤维束在900-1600℃、氩气气氛下进行热处理，除去表面金属离子及杂质，然后以丙酮、去离子水为清洗剂依次清洗至表面无胶，烘箱绕圈，得到预处理连续碳纤维束；

步骤2：将步骤1得到的预处理连续碳纤维束通过制备表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束的设备，制得表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束；

所述步骤2中，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束中的碳纤维单丝取向与短切碳纤维束轴向一致，所述碳纤维单丝沿轴向预加张力；

所述步骤2中，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维的酚醛树脂层包覆状态为完全包覆、一端部分未包覆、两端部分未包覆中的一种或者几种的混合；

步骤3：将步骤2得到的表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束与酚醛树脂粉以一定比例进行混合，制得的混合料置于烘箱中预处理，得到预处理混合料；

所述步骤3中，混合料中包覆酚醛树脂层的短切碳纤维束与酚醛树脂粉的比例按照碳纤维占所制备而成的成品复合材料的体积百分比30%～60%，混合料在烘箱中预处理温度80～110℃，保温时间30-60 min；

步骤4：将步骤3得到预处理混合料装入冷压模具中铺放均匀进行预成型压制，制得预成型板料；

步骤5：将步骤4得到的预成型板料装入热压模具中进行热压成型，成型结束后，模具自然冷却至50℃，卸载脱模，制得短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料；

步骤6：将步骤5得到的短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料置于烘箱中后处理，完成成品制备。

3.根据权利要求2所述的一种短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述连续碳纤维束选自聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维中的一种或混合物；所述连续碳纤维束为3k、6k、12k、24k中的一种或几种。

4.根据权利要求2所述的一种短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维长度为5～30mm，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维的树脂层厚度为0.5～2mm。

5.根据权利要求2所述的一种短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤2中，所述表面包覆酚醛树脂层的短切碳纤维的树脂层的固化状态为不完全固化或完全固化。