[发明专利]一种碳纤维增强无机聚合物基复合材料的制备方法

摘要

一种碳纤维增强无机聚合物基复合材料的制备方法，它涉及无机聚合物基复合材料的制备方法。它解决了无机聚合物材料的低机械强度、低韧性、低承载能力以及低应用可靠性；现有碳纤维的长径比大，制备过程极易缠绕团聚及被搅断，在无机聚合物材料基体内的分布不均匀，造成强化效果低的问题。本发明的制备方法为：1.配置无机聚合物配合料，用去离子水调节配合料的粘度；2.制备短切碳纤维预制片；3.制备包含多层碳纤维预制片的复合材料坯体；4.将坯体真空施压、干燥后制得碳纤维增强无机聚合物基复合材料。本发明克服了常规强力搅拌法碳纤维团聚以及断裂的问题；本发明制备的复合材料具有碳纤维含量高、分布均匀、材料强度高和韧性好的优点。

主权项

1.一种碳纤维增强无机聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下：步骤一、配置无机聚合物配合料：按照氢氧化钾与去离子水的摩尔比为1∶4～1∶8配置成溶液，按照二氧化硅与氢氧化钾摩尔比为0∶1～6∶1将非晶二氧化硅粉体添加到上述溶液中，磁力搅拌72～120小时得到混合溶液，将盛有混合溶液的容器置于温度为0～5℃的冰水浴中，按照偏高岭土与氢氧化钾的摩尔比1∶2～1∶1将偏高岭土粉体添加到混合溶液中，机械搅拌20～40min，得到硅/铝为1∶1～4∶1的无机聚合物配合料，用去离子水调节配合料粘度使其在剪切速率为60～80S-1时位于150mPa·s～500mPa·s之间；步骤二、将长度为2～12mm短切碳纤维置入无水乙醇溶液中，短切碳纤维与乙醇溶液的质量比为1∶20000，经超声分散2～6min后将短切碳纤维用滤网滤出，平放在玻璃板上干燥后得到厚度为0.1～0.3mm的短切碳纤维预制片；步骤三、在每片碳纤维预制片表面浇注2～5ml步骤一得到的无机聚合物配合料，然后用塑料刮浆器将配合料在每片碳纤维预制片表面涂覆均匀，将预制片依次叠层为多层碳纤维预制材料坯体；步骤四、将步骤三制得的多层碳纤维预制材料坯体置于真空袋内，抽至真空压力为-0.1MPa，与此同时在垂直于材料坯体表面施加0～1MPa的压力，并置于60～80℃的干燥箱中养护24～48小时，然后将复合材料从真空袋中取出再在100～120℃的干燥箱中养护24～48小时，即制得碳纤维增强无机聚合物基复合材料。