CN106758250A - 碳纤维‑环氧树脂基复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及合成树脂及塑料技术领域，具体涉及一种碳纤维‑环氧树脂基复合材料的制备方法。碳纤维‑环氧树脂基复合材料的制备方法，对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理，阳极氧化处理后除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液，然后对PAN基碳纤维进行干燥处理；将环氧树脂与三乙烯四胺混合后，将混合溶液均匀涂覆在PAN基碳纤维的表面，在涂覆处理过程中尽量保证纤维两面溶液均匀，随后将其置于金属模具内高温固化，最后将加工成型的复合材料取出，并进行打磨处理除去多余固化物。本发明阳极氧化处理后，PAN基碳纤维的润湿性提高，碳纤维表面活性提高，碳纤维‑环氧树脂基复合材料层间剪切强度较未处理时的最大增幅达到86％。

Description

碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及合成树脂及塑料技术领域，具体涉及一种碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法。
背景技术
碳纤维具有质轻、高比强度及模量、耐高温、耐腐蚀、抗压强度高及导电导热性好等优点，已被广泛用作各种先进复合材料的增强体。经高温碳化制备的碳纤维表面具有较高惰性，需要对其进行表面改性处理提高其表面活性，目前最为常用且已经实现工业化生产配套的处理方法为阳极氧化处理，即在电解质溶液中以碳纤维为阳极、石墨板为阴极，在通电状态下对碳纤维表面进行氧化处理。电解质溶液种类较多，由于兼具对设备无损伤且后续干燥过程中易于氧化分解等优点，铵盐溶液特别是碳酸氢铵是最为常用的电解质溶液。
发明内容
本发明旨在提出一种碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法。
本发明的技术方案在于：
碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
（1）PAN基碳纤维的阳极氧化处理
以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理，阳极氧化处理后除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液，然后对PAN基碳纤维进行干燥处理；
（2）碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备
将环氧树脂与三乙烯四胺混合后，将混合溶液均匀涂覆在PAN基碳纤维的表面，在涂覆处理过程中尽量保证纤维两面溶液均匀，随后将其置于金属模具内高温固化，最后将加工成型的复合材料取出，并进行打磨处理除去多余固化物，制成碳纤维-环氧树脂基复合材料。
所述的阳极氧化过程中，电流分别为0~20 A。
所述的除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液通过水洗实现。
所述的干燥温度为110~110℃。
所述的环氧树脂与三乙烯四胺的混合质量比为10：1。
所述的高温固化的固化温度为110~120℃，固化时间为1.5~2 h。
所述的阳极氧化过程中，电流为14 A。
本发明的技术效果在于：
本发明阳极氧化处理后，PAN基碳纤维的润湿性提高，碳纤维表面活性提高，碳纤维-环氧树脂基复合材料层间剪切强度较未处理时的最大增幅达到86％。
具体实施方式
碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
实施例1
（1）PAN基碳纤维的阳极氧化处理
以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理，阳极氧化处理后除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液，然后对PAN基碳纤维进行干燥处理；
（2）碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备
将环氧树脂与三乙烯四胺混合后，将混合溶液均匀涂覆在PAN基碳纤维的表面，在涂覆处理过程中尽量保证纤维两面溶液均匀，随后将其置于金属模具内高温固化，最后将加工成型的复合材料取出，并进行打磨处理除去多余固化物，制成碳纤维-环氧树脂基复合材料。
实施例2
（1）PAN基碳纤维的阳极氧化处理
以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理，阳极氧化处理后除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液，然后对PAN基碳纤维进行干燥处理；
（2）碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备
将环氧树脂与三乙烯四胺混合后，将混合溶液均匀涂覆在PAN基碳纤维的表面，在涂覆处理过程中尽量保证纤维两面溶液均匀，随后将其置于金属模具内高温固化，最后将加工成型的复合材料取出，并进行打磨处理除去多余固化物，制成碳纤维-环氧树脂基复合材料。
其中，电流分别为14A。所述的除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液通过水洗实现。所述的干燥温度为110℃。所述的环氧树脂与三乙烯四胺的混合质量比为10：1。所述的高温固化的固化温度为110℃，固化时间为1.5 h。
实施例3
（1）PAN基碳纤维的阳极氧化处理
以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理，阳极氧化处理后除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液，然后对PAN基碳纤维进行干燥处理；
（2）碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备
将环氧树脂与三乙烯四胺混合后，将混合溶液均匀涂覆在PAN基碳纤维的表面，在涂覆处理过程中尽量保证纤维两面溶液均匀，随后将其置于金属模具内高温固化，最后将加工成型的复合材料取出，并进行打磨处理除去多余固化物，制成碳纤维-环氧树脂基复合材料。
其中，电流分别为17A。所述的除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液通过水洗实现。所述的干燥温度为110℃。所述的环氧树脂与三乙烯四胺的混合质量比为10：1。所述的高温固化的固化温度120℃，固化时间为2 h。

Claims (7)

1.碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）PAN基碳纤维的阳极氧化处理
以PAN基碳纤维作为氧化阳极、石墨板作为阴极对PAN基碳纤维表面进行连续阳极氧化处理，阳极氧化处理后除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液，然后对PAN基碳纤维进行干燥处理；
（2）碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备
将环氧树脂与三乙烯四胺混合后，将混合溶液均匀涂覆在PAN基碳纤维的表面，在涂覆处理过程中尽量保证纤维两面溶液均匀，随后将其置于金属模具内高温固化，最后将加工成型的复合材料取出，并进行打磨处理除去多余固化物，制成碳纤维-环氧树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的阳极氧化过程中，电流分别为0~20 A。
3.根据权利要求1所述的碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的除去PAN基碳纤维表面残留的电解质溶液通过水洗实现。
4.根据权利要求1所述的碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的干燥温度为110~110℃。
5.根据权利要求1所述的碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的环氧树脂与三乙烯四胺的混合质量比为10：1。
6.根据权利要求1所述的碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的高温固化的固化温度为110~120℃，固化时间为1.5~2 h。
7.根据权利要求2所述的碳纤维-环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述的阳极氧化过程中，电流为14 A。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110997264A (zh) * 2017-08-01 2020-04-10 沙特基础工业全球技术有限公司 生产单向碳纤维带的方法和系统以及表面处理碳纤维的方法

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