[发明专利]一种剑麻纤维与碳纤维复合材料及其制备方法

说明书

一种剑麻纤维与碳纤维复合材料及其制备方法，所述复合材料包括以下质量百分比的组分：剑麻纤维40～60％，碳纤维5～15％，环氧树脂25～45％。本发明还包括所述剑麻纤维与碳纤维复合材料的制备方法。本发明之剑麻纤维与碳纤维制造的复合材料具有比强度高、比模量大、耐磨等优点，抗压、抗弯、抗扭、抗剪切强度也高，成本也相对低廉。

技术领域

本发明涉及复合高分子材料领域，具体涉及一种剑麻纤维与碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

剑麻纤维通常长1-1.5米，最长可达2米，具有较好的光泽，弹性比较大，拉力也很强，同时具有质地坚韧、耐磨、耐腐蚀及较好的耐盐碱以及摩擦性能，在干湿环境之下都具有伸缩性不大的优点，但剑麻纤维抗弯强度不是很高。

碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向，因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合，制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。但相对来说成本较高，应用受到一定限制。

目前，有关采用剑麻纤维与碳纤维制造的复合材料还未见相关研究和报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种剑麻纤维与碳纤维复合材料及其制备方法。

研究实践表明，采用剑麻纤维与碳纤维制造的复合材料具有比强度高、比模量大、耐磨等优点，成本也相对低廉。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种剑麻纤维与碳纤维复合材料，包括以下质量百分比的组分：剑麻纤维40～60％，碳纤维5～15％，环氧树脂25～45％。

所述剑麻纤维与碳纤维复合材料的制备方法，包括以下过程：剑麻纤维的提取、梳理成网、并合、浸渍，铺网，热压、冷却脱模，切割成型。

具体制备过程如下：

(1)将收割后的剑麻经自动纤维提取机提取剑麻纤维，并进行抛光处理，除去杂质并烘干；

(2)将剑麻纤维喂入理麻机，对纤维进行梳理，解除纤维的横向联系，建立纵向连接，也就是说将一段一段的纤维原料梳理加工成麻条；

(3)经理麻机的梳理之后，剑麻纤维的均匀度还达不到要求，然后再用并条机进行并合，使之条干均匀，使纤维成片状输出，同时通过一个装有环氧树脂的浆槽，使剑麻纤维片预浸渍环氧树脂，再经过压辊和烘箱烘干，使剑麻纤维的位置相对固定，便于后道工序连续化生产；

(4)将加工好的剑麻片与碳纤维丝浸渍环氧树脂后按配比要求分层，浸渍环氧树脂后的碳纤维丝层定位于相邻剑麻片的间隔间，剑麻纤维和碳纤维的层数根据剑麻纤维和碳纤维的配比以及产品的用途而定，可以是一层剑麻层间一层碳纤维丝，也可以是多层剑麻层间一层碳纤维丝层，纤维喂入方向可以是同向，也可以是异向；

(5)将获得的板材放入预热箱预热后放入模具恒温加压、冷却定型后脱模；

(6)将脱模后的复合板材根据产品用途切割成型。

进一步，步骤(1)中，回潮率控制在12％-14％。

进一步，步骤(2)中，纤维原料经过2-6遍的梳理，使纤维横向彻底分离。

进一步，步骤(3)中，并条机采用梳针式，以免将纤维拉断，剑麻纤维片宽度一般在40-80cm，定量为15-30克/5米，输出速度采用变频联动，使之与烘箱速度相匹配，通过烘干后的剑麻片卷装后备用。

进一步，步骤(5)中，模压温度为160-190℃，压力为0.2-0.4MPa。