CN105713416A - 一种碳纤维复合角钢的生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种碳纤维复合角钢的生产工艺，涉及碳纤维复合材料技术领域，包括以下步骤，准备材料，3束以上的碳纤维丝材料、不饱和树脂、催化剂、颜料和稳定剂；熔融，将不饱和树脂加热到55～65℃软化25～35分钟，然后加入颜料充分搅拌混合，再将温度升高到75～85℃保温10～30分钟；浸入，将不饱和树脂温度升高至100～110℃，先加入稳定剂再催化剂并分别充分混合，将碳纤维丝材料端侧排列成直角型输送并浸入到不饱和树脂中缓慢通过；挤出，将浸入后的碳纤维丝材料通过角钢型材挤出模具挤出角钢型材，并将温度加热到130～140℃进行固化变硬；冷却，将角钢型材的温度冷却到常温。本发明生产的产品价格便宜、节能环保，便于生产控制，产品品质高。

Description

一种碳纤维复合角钢的生产工艺
技术领域：
本发明涉及碳纤维复合材料技术领域，具体涉及一种碳纤维复合角钢的生产工艺。
背景技术：
碳纤维，是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
而现有技术中完全使用碳纤维材料虽然性能非常优异，但是由于其昂贵的价格，在一些领域适用性并不很强。因此出现了碳纤维材料复合材料，具有较高的优异性能且价格也相对碳纤维材料也较为便宜，实用性更高。现有的型材领域使用碳纤维材料复合材料比较少，与其成型的工艺较为复杂有关系。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于克服现有的技术缺陷，提供一种价格便宜、节能环保，便于生产控制，品质高的碳纤维复合型材的生产工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种碳纤维复合角钢的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤，
1)、准备材料，3束以上的碳纤维丝材料、不饱和树脂、催化剂、颜料和稳定剂；
2)、熔融，将不饱和树脂加热到55～65℃软化25～35分钟，然后加入颜料充分搅拌混合，再将温度升高到75～85℃保温10～30分钟；
3)、浸入，将不饱和树脂温度升高至100～110℃，先加入稳定剂再催化剂并分别充分混合，将碳纤维丝材料端侧排列成直角型输送并浸入到不饱和树脂中缓慢通过；
4)、挤出，将浸入后的碳纤维丝材料通过角钢型材挤出模具挤出角钢型材，并将温度加热到130～140℃进行固化变硬；
5)、冷却，将角钢型材的温度冷却到常温。
所述的不饱和树脂为热固性树脂。
所述的催化剂包括氢化铜、氢氧化钡和三乙醇胺，氢化铜、氢氧化钡和三乙醇胺的比例为1﹕0.5﹕1。
所述的稳定剂为丁二酮和咖啡酸的混合物，丁二酮和咖啡酸的比例为20～30﹕1。
所述的冷却为风冷、水冷和自然冷却的一种或多种。
本发明在不饱和树脂熔融到进入的过程中进行了间歇的分过程加热的方式，先进行了软化处理，此时不饱和树脂依然为固体，然后再进行加热，使得不饱和树脂开始进入熔融的状态，然后进一步提高温度然后浸入碳纤维材料，浸入时的不饱和树脂为流体，而且要保持具有较高的粘性。因此在保持不饱和树脂为流体时的粘稠度非常重要，温度过高过低都会影响其粘稠度，使得不饱和树脂与碳纤维材料不能很好的复合。本发明间歇的分过程加热的方式，能够更好的控制树脂熔融的过程，较好保证不饱和树脂的熔融状态，使得不饱和树脂与碳纤维材料在特定的条件下进行复合。
本发明还在材料生产的过程加入了稳定剂和催化剂，本发明中的稳定剂可以起到稳定不饱和树脂融融状态的稳定性，即保持熔融状态下不饱和树脂的粘稠度，加入催化剂具有一定的固化作用，便于下一步的进行挤出的工艺，有利于型材挤出后固化快速变硬。而先加入稳定剂再加入催化剂是防止催化剂对稳定剂进行过多的干扰，使得稳定剂具有更好稳定性能，本发明在加入催化剂后立即进行挤出的工艺。
本发明的稳定剂和催化剂都为混合复合型稳定剂和催化剂，相较于传统的稳定剂和催化剂具有更好的性能。
本发明碳纤维材料在角钢型材内分布均匀，角钢型材的强度高。
本发明中一般使用热固性树脂，有利于成型结构较为复杂的型材，而且对于加热固化以后不再可逆，成为既不溶解，又不熔化，加工成型材更为合适。
本发明的有益效果是：本发明生产的产品价格便宜、节能环保，便于生产控制，产品品质高。
附图说明：
图1为本发明的生产的角纲结构示意图。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实例，进一步阐述本发明。
一种碳纤维复合角钢的生产工艺，包括以下步骤，
1)、准备材料，3束的碳纤维丝材料、不饱和树脂、催化剂、颜料和稳定剂；
2)、熔融，将不饱和树脂加热到60℃软化30分钟，然后加入颜料充分搅拌混合，再将温度升高到80℃保温20分钟；
3)、浸入，将不饱和树脂温度升高至105℃，先加入稳定剂再催化剂并分别充分混合，将碳纤维丝材料端侧排列成直型输送并浸入到不饱和树脂中缓慢通过；
4)、挤出，将浸入后的碳纤维丝材料，通过角钢型材挤出模具挤出角钢型材，并将温度加热到135℃进行固化变硬；
5)、冷却，将角钢型材的温度冷却到常温。
不饱和树脂为热固性树脂。
催化剂包括氢化铜、氢氧化钡和三乙醇胺，氢化铜、氢氧化钡和三乙醇胺的比例为1﹕0.5﹕1。
稳定剂为丁二酮和咖啡酸的混合物，丁二酮和咖啡酸的比例为25﹕1。
冷却为风冷。
如图1所示，碳纤维丝材料1复合在角钢型的不饱和树脂2中，构成角钢型材。碳纤维丝材料1在角钢型的不饱和树脂2均匀排列。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种碳纤维复合角钢的生产工艺，其特征在于：包括以下步骤，
1)、准备材料，3束以上的碳纤维丝材料、不饱和树脂、催化剂、颜料和稳定剂；
2)、熔融，将不饱和树脂加热到55～65℃软化25～35分钟，然后加入颜料充分搅拌混合，再将温度升高到75～85℃保温10～30分钟；
3)、浸入，将不饱和树脂温度升高至100～110℃，先加入稳定剂再催化剂并分别充分混合，将碳纤维丝材料端侧排列成直角型输送并浸入到不饱和树脂中缓慢通过；
4)、挤出，将浸入后的碳纤维丝材料通过角钢型材挤出模具挤出角钢型材，并将温度加热到130～140℃进行固化变硬；
5)、冷却，将角钢型材的温度冷却到常温。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合角钢的生产工艺，其特征在于：所述的不饱和树脂为热固性树脂。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合角钢的生产工艺，其特征在于：所述的催化剂包括氢化铜、氢氧化钡和三乙醇胺，氢化铜、氢氧化钡和三乙醇胺的比例为1﹕0.5﹕1。
4.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合角钢的生产工艺，其特征在于：所述的稳定剂为丁二酮和咖啡酸的混合物，丁二酮和咖啡酸的比例为20～30﹕1。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维复合角钢的生产工艺，其特征在于：所述的冷却为风冷、水冷和自然冷却的一种或多种。
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