CN101062595A - 碳纤维/玻璃纤维复合材料制作过程中废弃边角料的应用及其制品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及碳纤维/玻璃纤维复合材料技术领域，特指一种碳纤维/玻璃纤维复合材料制作过程中废弃边角料的应用、应用方法及其制品。所述的边角料系由碳纤维/玻璃纤维预浸材经过裁剪成规则形状型材后的剩余料，将所述的边角料加以回收利用制作成纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材，且其通过如下方法加以利用：A.将所述的边角料随机粘合成混合体；B.将所述的混合体裁切成小块状；C.将所述的小块状混合体浸泡于树脂，搅拌均匀后静置；D.对浸泡好的混合材料进行分散使碳纤维异向；E.将捏合好的混合材料取出干燥一段时间；F.最后取一定量的干燥材料压制得纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材。
Description
技术领域：
本发明涉及碳纤维/玻璃纤维复合材料技术领域，特指一种碳纤维/玻璃纤维复合材料制作过程中废弃边角料的应用、应用方法及其制品。
背景技术：
随着材料技术领域的飞速发展，一种新的密度小的复合材料如碳纤维、玻璃纤维等相继出现。碳纤维/玻璃纤维复合材料经过固化处理后，可获得很高的强度，既可以作为一种保护材料覆于物体表面，同时也可以从整体上代替单一的金属材料而应用于很多领域，比如在制造管件、壳体等型材领域中。在现有采用碳纤维复合材料制造管件、壳体等过程中，一般是完全采用正规的碳纤维/玻璃纤维复合材料，即直接用碳纤维复合材料卷制成管状或压合成片状。
正规碳纤维/玻璃纤维纱片的纤维方向为同向分布，性能各向异性，而在某些领域，需要纤维方向呈异向分布、性能各向同性的纤维纱片，现有的制作上述纤维方向异向分布、性能各向同性的纤维纱片，是采用纤维方向单一的纤维进行角度交叉的排列(如图1所示)，其不但制作过程比较麻烦，而且正规的碳纤维/玻璃纤维复合材料纱片价格昂贵，成本高。
另一方面，在现有制作碳纤维/玻璃纤维复合材料制作过程中，由于裁剪产生的边角料，难以处理，都作为废料直接抛弃，不但造成材料的极大浪费，更成为污染环境的环境杀手。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种碳纤维/玻璃纤维复合材料制作过程中废弃边角料的应用方法和通过该方法制得的具有特殊性能的片材以及利用该片材制作的产品。
本发明采用的技术方案是：碳纤维/玻璃纤维复合材料制作中废弃边角料的应用，所述的边角料系由碳纤维/玻璃纤维预浸材经过裁剪成规则形状型材后的剩余料，将所述的边角料加以回收利用制作成纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材，且其通过如下方法加以利用：
A.将所述的边角料随机粘合成混合体；
B.将所述的混合体裁切成小块状；
C.将所述的小块状混合体浸泡于树脂，搅拌均匀后静置；
D.对浸泡好的混合材料进行分散使碳纤维异向；
E.将捏合好的混合材料取出干燥一段时间；
F.最后取一定量的干燥材料压制得纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材。
所述的步骤A中混合体的较佳厚度为0.5mm～4mm。
所述的步骤B中裁剪的小块状混合体的较佳规格约为：1cm×1cm～5cm×5cm。其目的是使混合体中的碳纤维/玻璃纤维进一步缩短、均匀，并便于后一步的浸泡树脂的工序。
所述的步骤C中采用的树脂有环氧树脂等，所浸泡的边角料混合体与所需树脂的用量的重量比为1∶0.8～1∶2，较佳的比例为1∶1。
所述步骤D中采用的分散设备可以是捏合机，即将浸泡好的混合材料倒入捏合机中进行反复捏合，捏合时间1～4小时。
所述的步骤E中干燥是在40℃～100℃时烘烤5～60分钟。
按上述方法制得的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材，纤维分布呈无序性，即纤维方向为异向分布，性能为各向同性。
采用上述的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材所制得的型材，至少包括呈层叠状叠合的异向纤维层和同向纤维层，其中异向纤维层是由若干片纤维方向呈无序性的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材压合而成，而同向纤维层是由若干片纤维方向呈单一方向的纤维纱片交错压合而成。即将纤维方向呈无序性分布的新型的碳纤维/玻璃纤维复合片材与单一方向的常用碳纤维/玻璃纤维复合片材通过叠合的方式组合，制作成新的型材，比如管体、壳体、片材等。其叠合方式有多种，如两异向纤维层之间设一层同向纤维层或者两同向纤维层之间设一异向纤维层或以此类推的其他方式等。
于所述的型材中设有加强膜。该加强膜可以是金属或非金属的网状或非网状的加强膜。其可以设置在同向纤维层与异向纤维层之间，也可以设置在同一纤维层的片与片之间。
通过本发明所述的利用方法，将现有碳纤维复/玻璃纤维合材料制作过程中产生的废弃边角料加以回收利用，减少了材料的浪费，节约了成本，更重要的是解决了该废弃材料对环境的污染问题，同时，利用边角料制作的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材，纤维方向呈无序性异向分布，使其物理性能为各向同性，因此可满足很多领域的材料要求。
附图说明：
图1现有碳纤维/玻璃纤维复合纱片纤维分布示意图；
图2是本发明碳纤维/玻璃纤维复合材料边角料的应用原理框图；
图3是利用本发明应用方法制得的新型碳纤维/玻璃纤维复合材料纤维分布示意图。
具体实施方式：
下面结合附图和实施例本发明进一步说明。
如图2所示，本发明的基本原理框图，其依次主要包括如下：裁纱产生边角料、随机粘合、裁剪成小块状、浸泡树脂、捏合、干燥、压片，具体如下：
A.将所述的边角料随机粘合成混合体；
B.将所述的混合体裁切成小块状；
C.将所述的小块状混合体浸泡于树脂，搅拌均匀后静置；
D.将浸泡好的混合材料倒入捏合机进行捏合；
E.将捏合好的混合材料取出干燥一段时间；
F.最后取一定量的干燥材料压制得纤维方向随机分散的片状新型碳纤维复合片材。
如图3所示，按照上述方法制得的片状新型碳纤维复合片材，纤维分布呈无序性，即纤维方向为异向分布，性能为各向同性。
实施例1
取1公斤碳纤维复合材料边角料，手工将边角料全部贴和在一起，再用裁纱机将材料裁剪成2cm×2cm小方块，按重量比1∶2的加入环氧树脂，搅拌均匀后静置1小时，再将材料倒入捏合机中进行捏合2小时。将捏合好材料取出，50℃下烘烤10分钟，最后用油压机压片，压片厚度为4mm左右。
取若干张上述压好的纤维方向呈无序性随机分散的新型碳纤维复合片材，压合在一起成异向纤维层；然后取纤维方向呈同向正规分布的普通碳纤维或玻璃纤维纱片若干张，交错(使各片的纤维方向之间呈一定角度)压合成同向纤维层，然后再将异向纤维层与同向纤维层压合在一起，并可在层与层之间设加强膜，比如网状加强膜等，可以是金属或非金属的加强膜，当然，加强膜也可以设在异向纤维层或同向纤维层的片与片之间。
上述异向纤维层与同向纤维层压合好的型材，可制作成管材或壳体材料，由于其纤维方向分布的无序随机分散性，因此具备更好的各向同性的特点。
实施例2
取1公斤玻璃纤维复合材料边角料，手工将边角料全部贴和在一起，再用裁纱机将材料裁剪成2cm×2cm小方块，按重量比1∶2的加入环氧树脂，搅拌均匀后静置1小时，再将材料倒入捏合机中进行捏合2小时。将捏合好材料取出，50℃下烘烤10分钟，最后用油压机压片，压片厚度为4mm左右。
取若干张上述压好的纤维方向呈无序性随机分散的新型玻璃纤维复合片材，压合在一起成异向纤维层；然后取纤维方向呈同向正规分布的普通玻璃纤维或碳纤维纱片若干张，交错(使各片的纤维方向之间呈一定角度)压合成同向纤维层，然后再将异向纤维层与同向纤维层压合在一起，并可在层与层之间设加强膜，比如网状加强膜等，可以是金属或非金属的加强膜，当然，加强膜也可以设在异向纤维层或同向纤维层的片与片之间。
上述异向纤维层与同向纤维层压合好的型材，可制作成管材或壳体材料，由于其纤维方向分布的无序随机分散性，因此具备更好的各向同性的特点。
Claims (4)
1.一种碳纤维/玻璃纤维复合材料制作中废弃边角料的应用，所述的边角料系由碳纤维/玻璃纤维预浸材经过裁剪成规则形状型材后的剩余料，其特征在于：将所述的边角料加以回收利用制作成纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材，且其通过如下方法加以利用：
A.将所述的边角料随机粘合成混合体；
B.将所述的混合体裁切成小块状；
C.将所述的小块状混合体浸泡于树脂，搅拌均匀后静置；
D.对浸泡好的混合材料进行分散使纤维异向；
E.将捏合好的混合材料取出干燥一段时间；
F.最后取一定量的干燥材料压制得纤维方向随机分散的片状新型碳纤维/玻璃纤维复合片材。
2.一种按权利要求1所述的碳纤维/玻璃纤维复合材料制作中废弃边角料的应用所制得的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材，其特征在于：所述的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材中纤维分布呈无序性，即纤维方向为异向分布，性能为各向同性。
3.一种利用权利要求2所述纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材制作的型材，其特征在于：所述的型材至少包括呈层叠状叠合的异向纤维层和同向纤维层，其中异向纤维层是由若干片纤维方向呈无序性的新型碳纤维复合片材压合而成，而同向纤维层是由若干片纤维方向呈单一方向的纤维纱片交错压合而成。
4.根据权利要求3所述的利用纤维方向随机分散的新型碳纤维/玻璃纤维复合片材制作的型材，其特征在于：于所述的型材中设有加强膜。
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2007
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