CN114058103A - 一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，包括以下重量份的原料：聚乙烯60‑70份、环氧树脂40‑50份、碳纤维5‑10份、陶瓷渣20‑30份、铜氨纤维5‑10份、硫铝酸钙5‑10份、磷酸二氢铝5‑10份、纳米钴2‑4份、纳米硅2‑4份、增塑剂1‑3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1‑3份；本发明通过在碳纤维管材中增加纳米钴和纳米硅，增加了碳纤维管材的拉伸模量，提高了管材的抗拉强度，避免管材在使用的过程中出现裂缝，提高了管材的使用寿命。

Description

一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材

技术领域

本发明涉及碳纤维管材技术领域，具体为一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材。

背景技术

碳纤维管材具有较好的耐腐蚀性优良且价格便宜的优点，但其抗拉强度较差，在拉伸时，容易产生裂缝，从而影响了其使用寿命；为了保证碳纤维管材韧性的长久性，需要对碳纤维管材进行改性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，包括以下重量份的原料：聚乙烯60-70份、环氧树脂40-50份、碳纤维5-10份、陶瓷渣20-30份、铜氨纤维5-10份、硫铝酸钙5-10份、磷酸二氢铝5-10份、纳米钴2-4份、纳米硅2-4份、增塑剂1-3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1-3份。

其中，包括以下重量份的原料：聚乙烯60份、环氧树脂40份、碳纤维5份、陶瓷渣20份、铜氨纤维5份、硫铝酸钙5份、磷酸二氢铝5份、纳米钴2份、纳米硅2份、增塑剂1份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1份。

其中，包括以下重量份的原料：聚乙烯65份、环氧树脂45份、碳纤维8份、陶瓷渣25份、铜氨纤维8份、硫铝酸钙8份、磷酸二氢铝8份、纳米钴3份、纳米硅3份、增塑剂2份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂2份。

其中，包括以下重量份的原料：聚乙烯70份、环氧树脂50份、碳纤维10份、陶瓷渣30份、铜氨纤维10份、硫铝酸钙10份、磷酸二氢铝10份、纳米钴4份、纳米硅4份、增塑剂3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂3份。

一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按重量份分别称取聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙、磷酸二氢铝、纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，并单独存放，以备后续使用；

S2、将聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙和磷酸二氢铝混合均匀，并进行超声高速分散，超声波频率为20～25KHz，分散速度约4500～4800r/min，分散时间为40～50min；

S3、然后加入纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，继续进行超声高速分散，超声波频率为20～25KHz，分散速度约4500～4800r/min，分散时间为40～50min；

S4、然后将混合后的原料加入到挤出机内，通过挤出机挤出成型，得到碳纤维管材。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙、磷酸二氢铝、纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂均匀混合，制备得到该碳纤维管材，大大提高产品的抗老化性能和使用性能；通过在碳纤维管材中增加纳米钴和纳米硅，增加了碳纤维管材的拉伸模量，提高了管材的抗拉强度，避免管材在使用的过程中出现裂缝，提高了管材的使用寿命。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，包括以下重量份的原料：聚乙烯60份、环氧树脂40份、碳纤维5份、陶瓷渣20份、铜氨纤维5份、硫铝酸钙5份、磷酸二氢铝5份、纳米钴2份、纳米硅2份、增塑剂1份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1份。

实施例2

一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，包括以下重量份的原料：聚乙烯65份、环氧树脂45份、碳纤维8份、陶瓷渣25份、铜氨纤维8份、硫铝酸钙8份、磷酸二氢铝8份、纳米钴3份、纳米硅3份、增塑剂2份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂2份

实施例3

一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，包括以下重量份的原料：聚乙烯70份、环氧树脂50份、碳纤维10份、陶瓷渣30份、铜氨纤维10份、硫铝酸钙10份、磷酸二氢铝10份、纳米钴4份、纳米硅4份、增塑剂3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂3份。

实施例4

一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材的制备方法，包括以下步骤：

S1、按重量份分别称取聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙、磷酸二氢铝、纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，并单独存放，以备后续使用；

S2、将聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙和磷酸二氢铝混合均匀，并进行超声高速分散，超声波频率为23KHz，分散速度约4600r/min，分散时间为45min；

S3、然后加入纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，继续进行超声高速分散，超声波频率为25KHz，分散速度约4800r/min，分散时间为50min；

S4、然后将混合后的原料加入到挤出机内，通过挤出机挤出成型，得到碳纤维管材。

对照组

一种碳纤维管材，包括以下重量份的原料：聚乙烯70份、环氧树脂50份、碳纤维10份、陶瓷渣30份、铜氨纤维10份、硫铝酸钙10份、磷酸二氢铝10份、增塑剂3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂3份；

该碳纤维管材与实施例1-3的区别在于，没有纳米钴和纳米硅组份，而且该碳纤维管材的制备方法与上述一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材的制备方法基本相同，不同之处在于，确定纳米钴和纳米硅组份；

实验例

试验方法：对实施例1-3和对照组得的碳纤维管材分别进行如下试验：屈服强度试验、拉伸弹性模量试验、抗压强度高试验、纵向延伸率试验；并将试验结果记录下表。

性能测量	实施例1	实施例2	实施例3	对照组
					屈服强度(MPa)	42	44	47	32
拉伸弹性模量(MPa)	2659	2783	2839	1663
					抗压强度高(MPa)	132	147	162	69
纵向延伸率(％)	2.1	1.8	1.9	8.6

由上表可以看出，本发明制备的碳纤维管材具有较好的屈服强度、拉伸弹性模量，抗压强度高，并且纵向延伸率小，大大提高产品的抗老化性能和使用性能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乙烯60-70份、环氧树脂40-50份、碳纤维5-10份、陶瓷渣20-30份、铜氨纤维5-10份、硫铝酸钙5-10份、磷酸二氢铝5-10份、纳米钴2-4份、纳米硅2-4份、增塑剂1-3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1-3份。

2.根据权利要求1所述的一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乙烯60份、环氧树脂40份、碳纤维5份、陶瓷渣20份、铜氨纤维5份、硫铝酸钙5份、磷酸二氢铝5份、纳米钴2份、纳米硅2份、增塑剂1份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂1份。

3.根据权利要求1所述的一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乙烯65份、环氧树脂45份、碳纤维8份、陶瓷渣25份、铜氨纤维8份、硫铝酸钙8份、磷酸二氢铝8份、纳米钴3份、纳米硅3份、增塑剂2份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂2份。

4.根据权利要求1所述的一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚乙烯70份、环氧树脂50份、碳纤维10份、陶瓷渣30份、铜氨纤维10份、硫铝酸钙10份、磷酸二氢铝10份、纳米钴4份、纳米硅4份、增塑剂3份、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂3份。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种含有环氧树脂的高强度碳纤维管材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、按重量份分别称取聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙、磷酸二氢铝、纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，并单独存放，以备后续使用；

S2、将聚乙烯、环氧树脂、碳纤维、陶瓷渣、铜氨纤维、硫铝酸钙和磷酸二氢铝混合均匀，并进行超声高速分散，超声波频率为20～25KHz，分散速度约4500～4800r/min，分散时间为40～50min；

S3、然后加入纳米钴、纳米硅、增塑剂和乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，继续进行超声高速分散，超声波频率为20～25KHz，分散速度约4500～4800r/min，分散时间为40～50min；

S4、然后将混合后的原料加入到挤出机内，通过挤出机挤出成型，得到碳纤维管材。