CN111844805A - 一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，包括纤维混编织物和树脂基材料，其中所述树脂基材料包括引发剂、促进剂和不饱和聚酯树脂，通过在碳纤维中增添部分玻璃纤维，降低材料成本，采用二者交叉混编的方式，将玻璃纤维穿插在碳纤维中，保证纤维混编织物的性能稳定性，采用多层叠压的方式实现复合材料的制备过程，材料内部无捻碳玻混织粗纤与树脂连接的更加紧密，提高材料的耐腐蚀性和耐冲击性，只在复合材料的中部添加无捻碳玻混织粗纤，在材料的顶层和底层至添加树脂，保证材料表面的柔韧性，方便后续对材料表面进行美化处理。

Description

一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料。
背景技术
纤维增强树脂基复合材料由于其轻质高强的优异力学性能，作为高新结构材料已被运用于航天、汽车等领域，在纤维增强树脂基复合材料中，基体通过界面将载荷有效地传递到增强相当中，纤维是承受由基体传递来的有效载荷，是主承力相，经过纤维增强后的树脂体系与纯树脂材料相比，其模量、耐腐蚀性、耐冲击性、耐热性等优点得以大幅度提高，现有的纤维增强树脂基复合材料中，为了优化复合材料，使其具有更好的耐热性、耐腐蚀性和耐磨性，通常采用碳纤维对其进行限位增强，但是碳纤维的购价高，大大增加了复合材料的生产成本，若采用玻璃纤维对其进行纤维增强，则复合材料成品的质量大大下降；且成品碳纤维增强复合材料的各处性能均相同，都具有高强度的耐磨性，不方便后续对其表面进行美化处理。
发明内容
本发明的目的在于提供一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，以解决上述背景技术中提出的碳纤维的购价高，大大增加了复合材料的生产成本，若采用玻璃纤维对其进行纤维增强，则复合材料成品的质量大大下降；且成品碳纤维增强复合材料的各处性能均相同，都具有高强度的耐磨性，不方便后续对其表面进行美化处理的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，复合材料包括纤维混编织物和树脂基材料，其中所述树脂基材料包括引发剂、促进剂和不饱和聚酯树脂。
优选的，所述纤维混编织物是由玻璃纤维和碳纤维混编制成的，玻璃纤维和碳纤维的混合比例为1:4。
优选的，所述不饱和聚酯树脂一分为二，一部分不饱和聚酯树脂的内部添加引发剂，引发剂所占重量份数为不饱和聚酯树脂总重量份数的0.15-1%，另一部分不饱和聚酯树脂的内部添加促进剂，促进剂所占重量份数为不饱和聚酯树脂总重量份数的0.5-3%。
优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化叔戊酸叔丁基脂中的混合物，促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴、异辛酸锌、N,N-二甲基苯胺和磷酸钒中的一种或多种。
本发明还提供一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与碳纤维交叉混编，织造成无捻碳玻混织粗纤，再使用剪切机将其切断，装入到一组喷枪中：
S2、将引发剂与不饱和聚酯树脂混合制成混合聚酯树脂材料A，并将其装入到一组喷枪中，将促进剂与不饱和聚酯树脂混合制成混合聚酯树脂材料B，将其装入到另一组喷枪中：
S3、装有混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的喷枪先行开启，向模具中均匀喷射一层混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的混合物，形成树脂底层，再开启装有无捻碳玻混织粗纤的喷枪，在树脂底层的上方均匀喷射无捻碳玻混织粗纤、混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的混合物，形成复合材料层。
S4、当S3中形成的单层复合材料在模具内部沉积到一定厚度后，喷枪关闭，采用混轮设备对模具内部的复合材料层进行压实，排出复合材料层的气泡后再开启喷枪，重新在复合材料层的顶部进行喷射，形成新的复合材料层。
S5、重复S4，实现不同厚度的复合材料的成型过程，喷射最顶层时，关闭装有无捻碳玻混织粗纤的喷枪，在复合材料的最顶层形成树脂顶层。
S6、将复合材料脱模冷却处理后得到成品树脂基复合材料。
优选的，所述三组喷枪均匀移动，喷射出的混合物条行之间的重叠富庶小于1/5。
优选的，所述单层复合材料的厚度为0.5-1mm，树脂底层和树脂顶层的厚度为1.2-1.8mm。
优选的，所述成品树脂基复合材料中，树脂含量为60-65%。
优选的，所述喷枪夹角为23°，喷枪与模具之间的距离为350-400mm。
1、本发明提供的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，通过在碳纤维中增添部分玻璃纤维，降低材料成本。
2、本发明提供的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，采用碳纤维和玻璃纤维交叉混编的方式，将玻璃纤维穿插在碳纤维中，保证纤维混编织物的性能稳定性。
3、本发明提供的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，采用多层叠压的方式实现复合材料的制备过程，材料内部无捻碳玻混织粗纤与树脂连接的更加紧密，提高材料的耐腐蚀性和耐冲击性，只在复合材料的中部添加无捻碳玻混织粗纤，在材料的顶层和底层至添加树脂，保证材料表面的柔韧性，方便后续对材料表面进行美化处理。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，复合材料包括纤维混编织物和树脂基材料，其中所述树脂基材料包括引发剂、促进剂和不饱和聚酯树脂，纤维混编织物是由玻璃纤维和碳纤维混编制成的，玻璃纤维和碳纤维的混合比例为1:4，在碳纤维中增添部分玻璃纤维，降低制备成本，采用二者交叉混编的方式，将玻璃纤维穿插在碳纤维中，保证纤维混编织物的性能稳定性，避免成品复合材料的耐疲劳性大幅下降，将不饱和聚酯树脂一分为二，一部分不饱和聚酯树脂的内部添加引发剂，引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化叔戊酸叔丁基脂中的混合物，引发剂所占重量份数为不饱和聚酯树脂总重量份数的0.15-1%，采用引发剂使不饱和聚酯树脂中发生交联固化和高分子交联反应；另一部分不饱和聚酯树脂的内部添加促进剂，促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴、异辛酸锌、N,N-二甲基苯胺和磷酸钒中的一种或多种，促进剂所占重量份数为不饱和聚酯树脂总重量份数的0.5-3%。
本发明还提供一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与碳纤维交叉混编，织造成无捻碳玻混织粗纤，再使用剪切机将其切断，装入到一组喷枪中，在碳纤维中增添部分玻璃纤维，降低材料成本，采用二者交叉混编的方式，将玻璃纤维穿插在碳纤维中，保证纤维混编织物的性能稳定性，保证成品复合材料的耐疲劳性不会大幅下降：
S2、将引发剂与不饱和聚酯树脂混合制成混合聚酯树脂材料A，并将其装入到一组喷枪中，将促进剂与不饱和聚酯树脂混合制成混合聚酯树脂材料B，将其装入到另一组喷枪中：
S3、装有混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的喷枪先行开启，向模具中均匀喷射一层混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的混合物，形成树脂底层，再开启装有无捻碳玻混织粗纤的喷枪，在树脂底层的上方均匀喷射无捻碳玻混织粗纤、混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的混合物，形成复合材料层，喷枪夹角为23°，喷枪与模具之间的距离为350-400mm。
S4、当步骤三中形成的单层复合材料在模具内部沉积到一定厚度后，喷枪关闭，采用混轮设备对模具内部的复合材料层进行压实，使无捻碳玻混织粗纤渗透进混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B中，无捻碳玻混织粗纤与树脂连接的更加紧密，并排除复合材料中的气泡，排出复合材料层的气泡后再开启喷枪，重新在复合材料层的顶部进行喷射，形成新的复合材料层。
S5、重复步骤四，实现不同厚度的复合材料的成型过程，喷射最顶层时，关闭装有无捻碳玻混织粗纤的喷枪，在复合材料的最顶层形成树脂顶层。
S6、将复合材料脱模冷却处理后得到成品树脂基复合材料，成品树脂基复合材料中，树脂含量为60-65%。
三组喷枪均匀移动，喷射出的混合物条行之间的重叠富庶小于1/5，保证复合材料的表面平整度，单层复合材料的厚度为0.5-1mm，通过叠加不同层数的复合材料层实现不同厚度的复合材料的生产过程，树脂底层和树脂顶层的厚度为1.2-1.8mm，只在复合材料的中部添加无捻碳玻混织粗纤，提高了材料的模量、耐腐蚀性、耐冲击性和耐热性的同时，保证材料表面的柔韧性，方便后续对材料表面进行美化处理。
本发明提供的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，通过在碳纤维中增添部分玻璃纤维，降低材料成本，采用二者交叉混编的方式，将玻璃纤维穿插在碳纤维中，保证纤维混编织物的性能稳定性，保证成品复合材料的耐疲劳性不会大幅下降，采用多层叠压的方式实现复合材料的制备过程，材料内部无捻碳玻混织粗纤与树脂连接的更加紧密，提高材料的耐腐蚀性和耐冲击性，只在复合材料的中部添加无捻碳玻混织粗纤，在材料的顶层和底层至添加树脂，保证材料表面的柔韧性，方便后续对材料表面进行美化处理。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，其特征在于：所述复合材料包括纤维混编织物和树脂基材料，其中所述树脂基材料包括引发剂、促进剂和不饱和聚酯树脂。
2.根据权利要求1所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，其特征在于：所述纤维混编织物是由玻璃纤维和碳纤维混编制成的，玻璃纤维和碳纤维的混合比例为1:4。
3.根据权利要求1所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，其特征在于：所述不饱和聚酯树脂一分为二，一部分不饱和聚酯树脂的内部添加引发剂，引发剂所占重量份数为不饱和聚酯树脂总重量份数的0.15-1%，另一部分不饱和聚酯树脂的内部添加促进剂，促进剂所占重量份数为不饱和聚酯树脂总重量份数的0.5-3%。
4.根据权利要求1所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料，其特征在于：所述引发剂为过氧化苯甲酸叔丁酯和过氧化叔戊酸叔丁基脂中的混合物，促进剂为环烷酸钴、异辛酸钴、异辛酸锌、N,N-二甲基苯胺和磷酸钒中的一种或多种。
5.一种权利要求1所述的聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将玻璃纤维与碳纤维交叉混编，织造成无捻碳玻混织粗纤，再使用剪切机将其切断，装入到一组喷枪中；
S2、将引发剂与不饱和聚酯树脂混合制成混合聚酯树脂材料A，并将其装入到一组喷枪中，将促进剂与不饱和聚酯树脂混合制成混合聚酯树脂材料B，将其装入到另一组喷枪中；
S3、装有混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的喷枪先行开启，向模具中均匀喷射一层混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的混合物，形成树脂底层，再开启装有无捻碳玻混织粗纤的喷枪，在树脂底层的上方均匀喷射无捻碳玻混织粗纤、混合聚酯树脂材料A和混合聚酯树脂材料B的混合物，形成复合材料层；
S4、当S3中形成的单层复合材料在模具内部沉积到一定厚度后，喷枪关闭，采用混轮设备对模具内部的复合材料层进行压实，排出复合材料层的气泡后再开启喷枪，重新在复合材料层的顶部进行喷射，形成新的复合材料层；
S5、重复S4，实现不同厚度的复合材料的成型过程，喷射最顶层时，关闭装有无捻碳玻混织粗纤的喷枪，在复合材料的最顶层形成树脂顶层；
S6、将复合材料脱模冷却处理后得到成品树脂基复合材料。
6.根据权利要求5所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述三组喷枪均匀移动，喷射出的混合物条行之间的重叠富庶小于1/5。
7.根据权利要求5所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述单层复合材料的厚度为0.5-1mm，树脂底层和树脂顶层的厚度为1.2-1.8mm。
8.根据权利要求5所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述成品树脂基复合材料中，树脂含量为60-65%。
9.根据权利要求5所述的一种聚氨酯发泡产品用碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述喷枪夹角为23°，喷枪与模具之间的距离为350-400mm。
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