CN103849119B - 高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料及制备方法，它是由各组分按照以下重量分数经过搅拌、摊铺和成型一系列的工序制成：乙烯基树脂40‑50份、玻璃纤维20‑30份、碳纤维粉末40‑70份、无机矿物填料70‑90份、氧化镁2‑5份、脱模剂2‑6份、固化剂1‑3份；组成简单，便于制备，充分利用玻璃纤维耐温高、不燃、抗腐、隔热、隔音性好、抗拉强度高、电绝缘性好的特质及碳纤维低自重、高强度的特质，在保证低比重的前提下高耐热、膨胀系数小、收缩率低，使本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料同时具有金属基体和非金属基体的特质，使用范围更广，步骤简便，所用的设备简单，便于实施和推广，生产成本低，具有很高的经济效益。

Description

高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料及制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，尤其涉及一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料及制备方法。

背景技术

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。充分利用了各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应的优点，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的以基体材料分为金属和非金属两大类。其中非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。受自身基体材质的限制，非金属基体的复合材料具有低比重、不耐热、膨胀系数大的特质，而金属基体的复合材料具有比重大、高耐热且膨胀系数小，零收缩的特质，而在实际生活中，在高热工作环境下的精密部件，例如IT设备、实验仪器、音响视频部件等，要求材料要具有高耐热且膨胀系数小，零收缩，低比重等特点，现有的金属基体和非金属基体的复合材料均不能同时满足需求，这样往往造成设备的稳定性差、精确度低等问题，严重影响了正常的生产和生活。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种高耐热、膨胀系数小、零收缩、低比重且制备工艺简单的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料及制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料，它是由各组分按照以下重量分数制成：乙烯基树脂40-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维粉末40-70份、无机矿物填料70-90份、氧化镁2-5份、脱模剂2-6份、固化剂1-3份。

所述的乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂或者柔性乙烯基酯树脂。

所述的无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种。

所述的脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种。

所述的固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺。

所述的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1、搅拌：将乙烯基树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：乙烯基树脂40-50份、碳纤维粉末40-70份、无机矿物填料70-90份、脱模剂2-6份、固化剂1-3份，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入2-5份的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设20-30份的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。

所述的氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中。

本发明与现有技术相比有以下的优点：

1）本发明由乙烯基树脂、玻璃纤维、碳纤维粉末、无机矿物填料、氧化镁、脱模剂和固化剂制成，组成简单，便于制备，并且各组分的价格便宜，因此生产成本很低。

2）本发明以乙烯基树脂作为基体材料，添加玻璃纤维、碳纤维粉末和无机矿物填料，充分利用了玻璃纤维的耐温高、不燃、抗腐、隔热、隔音性好、抗拉强度高、电绝缘性好的特质以及碳纤维低自重、高强度的特质，这样能在保证低比重的前提下具有更高的耐热性、更小的膨胀系数、更低的收缩率，使本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料同时具有金属基体和非金属基体的特质，使用范围更广。

2）本发明高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，步骤简便，所用的设备简单，便于实施和推广，生产成本低，具有很高的经济效益。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料，它是由各组分按照以下重量制成：乙烯基树脂40kg、玻璃纤维20kg、碳纤维粉末40kg、无机矿物填料70kg、氧化镁2kg、脱模剂2kg、固化剂1kg。

所述的乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂或者柔性乙烯基酯树脂。

所述的无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种。

所述的脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种。

所述的固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺。

所述的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1、搅拌：将乙烯基树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：乙烯基树脂40kg、碳纤维粉末40kg、无机矿物填料70kg、脱模剂2kg、固化剂1kg，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入2kg的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设20kg的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。

所述的氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中。

本实施例制得的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的拉伸强度210Mpa、弯曲强度302Mpa、热变形温度340℃、线性膨胀系数2.1×10^-6/K、收缩率为零。

实施例2

一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料，它是由各组分按照以下重量制成：乙烯基树脂45kg、玻璃纤维25kg、碳纤维粉末60kg、无机矿物填料80kg、氧化镁3kg、脱模剂4kg、固化剂2kg。

所述的乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂或者柔性乙烯基酯树脂。

所述的无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种。

所述的脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种。

所述的固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺。

所述的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1、搅拌：将乙烯基树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：乙烯基树脂45kg、碳纤维粉末60kg、无机矿物填料80kg、脱模剂4kg、固化剂2kg，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入3kg的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设25kg的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。

所述的氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中。

本实施例制得的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的拉伸强度225Mpa、弯曲强度310Mpa、热变形温度320℃、线性膨胀系数1.8×10^-6/K、收缩率为零。

实施例3

一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料，它是由各组分按照以下重量制成：乙烯基树脂50kg、玻璃纤维30kg、碳纤维粉末70kg、无机矿物填料90kg、氧化镁5kg、脱模剂6kg、固化剂3kg。

所述的乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂或者柔性乙烯基酯树脂。

所述的无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种。

所述的脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种。

所述的固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺。

所述的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1、搅拌：将乙烯基树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：乙烯基树脂50kg、碳纤维粉末70kg、无机矿物填料90kg、脱模剂6kg、固化剂3kg，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入5kg的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设30kg的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。

所述的氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中。

本实施例制得的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的拉伸强度260Mpa、弯曲强度330Mpa、热变形温度350℃、线性膨胀系数1.2×10^-6/K、收缩率为零。

实施例4

一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料，它是由各组分按照以下重量制成：乙烯基树脂43kg、玻璃纤维24kg、碳纤维粉末50kg、无机矿物填料85kg、氧化镁4kg、脱模剂5kg、固化剂2.5kg。

所述的乙烯基树脂为环氧乙烯基树脂或者柔性乙烯基酯树脂。

所述的无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种。

所述的脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种。

所述的固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺。

所述的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，它包括如下步骤：

步骤1、搅拌：将乙烯基树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：乙烯基树脂43kg、碳纤维粉末50kg、无机矿物填料85kg、脱模剂5kg、固化剂2.5kg，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入4kg的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设24kg的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成本发明的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。

所述的氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中。

本实施例制得的高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的拉伸强度215Mpa、弯曲强度310Mpa、热变形温度320℃、线性膨胀系数1.9×10^-6/K、收缩率为零。

Claims (2)

1.一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料，其特征在于：它是由各组分按照以下重量份数制成：柔性乙烯基酯树脂40-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维粉末40-70份、无机矿物填料70-90份、氧化镁2-5份、脱模剂2-6份、固化剂1-3份；所述无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种；所述脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种；所述固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺；上述组分按照如下步骤获得高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料：

步骤1）、搅拌：将柔性乙烯基酯树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：柔性乙烯基酯树脂40-50份、碳纤维粉末40-70份、无机矿物填料70-90份、脱模剂2-6份、固化剂1-3份，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入2-5份的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；所述氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设20-30份的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。

2.一种高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备方法，其特征在于：高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料由各组分按照以下重量份数制成：柔性乙烯基酯树脂40-50份、玻璃纤维20-30份、碳纤维粉末40-70份、无机矿物填料70-90份、氧化镁2-5份、脱模剂2-6份、固化剂1-3份；所述无机矿物质填料为碳酸钙、氢氧化铝、滑石粉、高岭土、膨润土或者云母中的一种或者几种；所述脱模剂为硅油、聚乙二醇或者低分子量聚乙烯中的一种；所述固化剂为二氨基二苯基砜或者间苯二甲胺；上述组分按照如下步骤获得高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料：

步骤1）、搅拌：将柔性乙烯基酯树脂、碳纤维粉末、无机矿物填料、脱模剂和固化剂按照：柔性乙烯基酯树脂40-50份、碳纤维粉末40-70份、无机矿物填料70-90份、脱模剂2-6份、固化剂1-3份，送入搅拌机中搅拌，控制搅拌机的搅拌速度为800-1200rpm，搅拌10-20分钟，投入2-5份的氧化镁，提高搅拌机的转速为1000-1500rpm，再搅拌1-2分钟；所述氧化镁要在15-30s内完全投入搅拌机中；

步骤2、摊铺：将步骤1搅拌得到的树脂糊送入SMC机组的储糊槽中，通过SMC机组将树脂糊均匀摊铺在聚乙烯薄膜上，摊铺的厚度为2-4mm，然后在树脂糊上均匀铺设20-30份的玻璃纤维，通过SMC机组的压力辊将树脂糊和玻璃纤维浸透混合一体，经调整辊排除空气，收卷成SMC卷；

步骤3、定型：将步骤2摊铺后得到的SMC卷送入温度为30-45℃的熟化室进行增稠处理，熟化10-100小时，达到树脂和玻璃纤维充分的融合，完成高耐热低膨胀系数碳纤维乙烯基酯复合材料的制备。