[发明专利]一种增强型碳纤维短纤复合板的制备方法

说明书

本发明公开了一种增强型碳纤维短纤复合板的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明将碳纤维与氢氧化钠溶液混合，浸泡，过滤，冷冻粉碎，过筛，洗涤，干燥，得预处理碳纤维；将预处理碳纤维，二沉池污泥，蔗糖，水混合发酵，接着滴加和硝酸铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，即得改性碳纤维；按重量份数计，将40～60份环氧树脂，20～30份稀释剂，15～20份改性碳纤维，5～8份固化剂，5～8份植物精油，5～8份增稠树脂，3～5份改性添加料，搅拌混合，注模，压制成型，脱模，即得增强型碳纤维短纤复合板。本发明提供的增强型碳纤维短纤复合板具有优异的力学性能。

技术领域

本发明公开了一种增强型碳纤维短纤复合板的制备方法，属于建筑材料技术领域。

背景技术

传统的冷藏车箱板、豪华房车面板、物流车面板等为实现保温，所使用的板材通常是采用钢结构加聚氨酯泡沫复合形成，而因钢结构导热系数大，使得其保温效果欠佳，同时钢材密度大，给车子本身增加了能耗，时间长了宜发生腐蚀。碳纤维因其质量比金属铝轻，但其强度要高于钢铁，且其具有耐腐蚀、高模量的特性，常被用于制作成板材，采用碳纤维布浸渍环氧树脂胶制成，其具有抗拉强度高的特点，同时还提高了抗压、抗弯、抗扭、抗剪切强度，但是，因该板材几乎完全采用了碳纤维，导致其碳纤维材料的使用量大大增加，增加了生产成本。

而现有的碳纤维板材的制作方法，通常是采用的模压成型，采用模压成型的方法在制作碳纤维板材时存在以下缺点：不能有效避免复合板中各材料层间存在气泡，导致复合板的致密性得不到保证，同时一般在制作过程完成后使用时，为了防腐，还需在复合板的表面涂抹一层油漆，在长期露天使用过程中，油漆易发生开裂。碳纤维是指在惰性气氛中，由有机纤维或者沥青纤维经过高温碳化而成的碳素纤维，该纤维分子结构介于金刚石和石墨之间，含碳量超过90%的多环结构，目前商业和军事用碳纤维按照原料的不同可以分为三大类，分别为：黏胶基、沥青基以及聚丙烯腈基碳纤维。联合碳化物公司在1959年开展了对碳纤维的研究，开发并生产了黏胶基碳纤维，同时期，A.Shindo采用聚丙烯腈纤维为基础原料，发明了生产聚丙烯腈基碳纤维的方法，几乎同时间，某研究院优化了聚丙烯腈基碳纤维的技术方案和工艺条件，实现了高性能聚丙烯腈基碳纤维的工业化制造，联合碳化物公司在1970年又研究开发了高性能沥青基碳纤维，此后，碳纤维的制造工艺取得了飞速的发展，其中聚丙烯腈基碳纤维由于其生产工艺简单，产品性能稳定，力学性能优异，在制造工艺上取得了长足的进步，已发展成为如今碳纤维工业的主流。做为一种高性能纤维，碳纤维具有低密度、强度高、热膨胀系数小、耐高温、摩擦系数小、导电性好、耐高温等突出特点，密度是钢的四分之一，强度是钢的5～6倍。此外，碳纤维的化学特性也非常优秀，具有耐酸碱性好，抗辐射，耐油，抗放射等特性。

碳纤维由于其一系列的优异性能被用作高性能复合材料的主要增强材料。碳纤维复合材料因为具有轻质高强等优良性能，在航空航天、土木建筑、清洁能源等领域都取得了广泛的应用，成为未来材料发展的重要方向。目前传统的碳纤维短纤复合板还存在力学性能无法进一步提升的问题，因此还需对其进行研究。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：针对传统增强型碳纤维短纤复合板力学性能不佳的问题，提供了一种增强型碳纤维短纤复合板的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

（1）将碳纤维与氢氧化钠溶液按质量比1：10～1：20混合，浸泡，过滤，冷冻粉碎，过筛，洗涤，干燥，得预处理碳纤维；

（2）按重量份数计，将20～30份预处理碳纤维，2～3份二沉池污泥，1～2份蔗糖，30～50份水混合发酵，接着滴加碳纤维质量0.2～0.3倍的尿素溶液和碳纤维质量0.2～0.3倍的硝酸铁溶液，搅拌混合，过滤，干燥，炭化，即得改性碳纤维；