CN117700935A - 碳纳米管丝束复合材料、制备方法、制备系统及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纳米管丝束复合材料、制备方法、制备系统及其应用。所述复合材料包括树脂基体以及结合于树脂基体中的增强纤维；增强纤维包括多根碳纳米管丝束，碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的。所述制备方法包括：提供碳纳米管丝束以及复合胶液，复合胶液包括树脂以及稀释剂，树脂的稀释比例至少为倍；使碳纳米管丝束与复合胶液充分接触形成复合前体；使所述复合前体固化成型，获得碳纳米管丝束复合材料。本发明使用了丝束级碳纳米管纤维，可提升复合材料制备效率，有助于实现工程化应用；此外，通过对树脂进行稀释而实现极佳的碳纳米管树脂的界面复合，制得的复合材料力学性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纳米管丝束复合材料、制备方法、制备系统及其应用。
背景技术
碳纳米管定向组装的碳纳米管纤维(CNTF)具有低密度、高强度和高韧性等特性，力学强度可超过碳纤维T1100。相关研究表明，CNTF制备树脂复合材料代替碳纤维复合材料预计减重25％，将成为超高强轻型结构最具战略性的新材料，在航空航天领域具有广泛的应用前景。
但是，目前高强度CNTF增强复合材料的制备是以微米直径的单丝为主要材料，制备复合材料的过程复杂且尺寸小，无法满足复合材料结构件的加工。如何使CNTF增强复合材料的高性能和规模化生产兼具是实现其工程化应用的关键。
现有CNTF增强复合材料制备技术主要存在以下缺点：
(1)纤维都是单丝形式：现有技术使用CNTF作为复合材料增强相时都是以微米直径单丝状态，这种超小尺寸纤维使用只适用于小型复合材料实验，对于实际应用中的较大型复合材料结构件来说制备效率太低，生产周期太过漫长，难以实现规模化工程应用。
(2)纤维存在管让滑移：CNTF是由CNT定向堆叠形成，但管束让的强度主要依赖于范德华力，同时其内部具有多级尺度的空隙存在，导致在外载荷作用下纤维容易发生管让滑移，从而影响最终制得的复合材料的力学强度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种碳纳米管丝束复合材料、制备方法、制备系统及其应用，提高制备碳纳米管纤维-树脂复合材料制备的效率以及获得较优的力学强度。
为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：
第一方面，本发明提供一种碳纳米管丝束复合材料，其包括树脂基体以及结合于所述树脂基体中的增强纤维；
所述增强纤维包括多根碳纳米管丝束，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的。
第二方面，本发明还提供一种碳纳米管丝束复合材料的制备方法，其包括：
提供碳纳米管丝束以及复合胶液，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的，所述复合胶液包括树脂以及稀释剂，所述树脂的稀释比例至少为1倍；
使所述碳纳米管丝束与复合胶液充分接触，以使所述复合胶液吸附于所述碳纳米管丝束中，形成复合前体；
使所述复合前体固化成型，获得碳纳米管丝束复合材料。
第三方面，本发明还提供一种碳纳米管丝束复合材料的制备系统，其包括按照工艺次序依次设置的：
放卷装置，用于释放碳纳米管丝束，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的；
浸胶装置，用于使所述碳纳米管丝束与复合胶液充分接触，以使所述复合胶液吸附于所述碳纳米管丝束中，形成复合前体，所述复合胶液包括树脂以及稀释剂；
以及，成型装置，用于对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
第四方面，本发明还提供上述碳纳米管丝束复合材料在制备力学结构件领域的应用。
基于上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明所提供的碳纳米管丝束复合材料及其制备方法使用了丝束级碳纳米管纤维，可提升复合材料制备效率，有助于实现工程化应用；此外，通过对树脂进行稀释而实现极佳的碳纳米管-树脂的界面复合，制得的复合材料力学性能优异。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使本领域技术人员能够更清楚地了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
图1是本发明一典型实施案例提供的碳纳米管丝束复合材料的制备过程的示意图；
图2a是本发明一典型实施案例提供的不同集束数目的碳纳米管丝束的实物照片；
图2b是本发明一典型实施案例提供的碳纳米管丝束复合的实物照片；
图3a是本发明一典型实施案例提供的单股碳纳米管纤维复合材料的截面电镜照片；
图3b是本发明一典型实施案例提供的碳纳米管纤维丝束复合材料的截面电镜照片；
图3c是本发明一典型实施案例提供的另一碳纳米管纤维丝束复合材料的截面电镜照片；
图4a是本发明一典型实施案例提供的一种稀释比例下制得的碳纳米管纤维丝束复合材料的截面电镜照片；
图4b是本发明一典型实施案例提供的另一种稀释比例下制得的碳纳米管纤维丝束复合材料的截面电镜照片；
图4c是本发明一典型实施案例提供的又一种稀释比例下制得的碳纳米管纤维丝束复合材料的截面电镜照片；
图5是本发明一典型实施案例提供的不同集束数目的碳纳米管丝束的拉伸强度测试图；
图6a是本发明一典型实施案例提供的不同集束数目的碳纳米管纤维丝束复合材料的拉伸强度测试图；
图6b是本发明一典型实施案例提供的不同稀释比例下制得的碳纳米管纤维丝束复合材料的拉伸强度测试图；
图7a是本发明一典型实施案例提供的不同稀释比例下复合胶液与碳纳米管丝束的动态铺展状态测试照片；
图7b是本发明一典型实施案例提供的不同稀释比例下复合胶液与碳纳米管丝束的接触角的动态变化测试图；
图7c是本发明一典型实施案例提供的不同稀释比例下复合胶液与碳纳米管丝束的渗透常数测试图；
图8a是本发明一典型对比案例提供的碳纤维丝束的断面结构形貌照片；
图8b是本发明一典型实施案例提供的碳纳米管丝束的断面结构形貌照片；
图8c是本发明一典型对比案例提供的碳纤维丝束复合材料的断面结构形貌照片；
图9a是本发明一典型对比案例提供的芳纶纤维丝束的断面结构形貌照片；
图9b是本发明一典型对比案例提供的芳纶纤维丝束复合材料的断面结构形貌照片；
图10a是本发明另一典型实施案例提供的碳纳米管丝束与另一种复合胶液在不同稀释比例下的动态铺展状态测试照片；
图10b是本发明另一典型实施案例提供的碳纳米管丝束与另一种复合胶液在不同稀释比例下制备的复合材料的拉伸强度测试图。
附图标记说明：
1.放卷装置；2.CNTF丝束；3.浸胶槽；4.胶液；5.限位辊；6.刮胶辊；7.复合材料缠绕模具。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本发明的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件或方法步骤区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件或方法步骤之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
一些研究单位，例如江西省纳米技术研究院已经实现高性能CNTF的连续制备，并且在纤维连续高性能化基础上，率先提出了CNTF丝束的概念，并成功研制出公斤级的CNTF丝束以供应用，接下来亟待突破的问题就是高性能CNTF丝束这种新材料如何应用的问题。
本发明的目的即开发一种碳纳米管纤维丝束增强环氧树脂基等高性能复合材料的制备方法，通过高倍数稀释、抽真空、热压固化等方式帮助树脂浸润渗透CNTF丝束内部构建界面，减弱甚至消除碳管管让“打滑”来提升复合材料力学性能，整个装置与工艺过程简单易行，缠绕成型制备出高强度的CNTF丝束增强复合材料，实现CNTF丝束级应用。
出于这一目的，本发明实施例提供一种碳纳米管丝束复合材料，其包括树脂基体以及结合于所述树脂基体中的增强纤维；所述增强纤维包括不同数量级的碳纳米管丝束，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的。
关于具体的组成和比例，在一些实施方案中，所述树脂基体与碳纳米管丝束的质量比约为2比3，例如1.5-2.5：3的具体范围。
在一些实施方案中，所述碳纳米管丝束中的碳纳米管丝束的数量级为2-100。
当然具体的配比以及丝束等级也不仅限于上述示例的优选范围，适当超出该范围亦是可行的。
而关于上述复合材料的力学性能，在一些实施方案中，所述碳纳米管丝束复合材料的拉伸强度在1.2GPa以上，优选为1.5GPa以上。
而作为具体的示例，所述的碳纳米管丝束例如可以是将多根碳纳米管单丝进行并股后通过质子化试剂共膨胀牵伸，使得多根单丝之间产生结合而获得的。当然，具体的获得方法不限于此，通过其他方式来使得多根单丝集束并一定程度上结合为一体均可。
为了制得上述复合材料，本发明实施例的第二个方面还提供了一种碳纳米管丝束复合材料的制备方法，其包括如下的步骤：
提供碳纳米管丝束以及复合胶液，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的，所述复合胶液包括树脂以及稀释剂，所述树脂的稀释比例至少为1倍。
使所述碳纳米管丝束与复合胶液充分接触，以使所述复合胶液吸附于所述碳纳米管丝束中，形成复合前体。
使所述复合前体固化成型，获得碳纳米管丝束复合材料。
而一些现有技术中涉及到了碳纤维、芳纶纤维等丝束材料的复合过程，也采用了纤维丝束与胶液浸渍吸附后缠绕热压的整体技术方案，但本发明人发现，照搬上述实施方式并不适用于碳纳米管丝束纤维材料的制备，需要大比例对树脂胶液进行稀释才能够取得较优的复合效果。
这是由于，碳纤维、芳纶纤维等现有高强度纤维，其微观组成近似于一种“实心”纤维，仅仅是表面可能会存在一些沟壑或者孔洞而已，整体的密实程度是较高的；而碳纳米管纤维却不同于此，是由多个微米级长度、纳米级直径的碳纳米管“分子”集合形成的，无论如何致密化，仍旧会存在丰富的微观缝隙；对这些缝隙的有效填充与充分结合是实现优异的界面结合，取得共同分担受力的关键影响因素，而上述现有的高强度纤维并没有涉及到这种问题。
由此造成了本发明中的复合方法针对碳纳米管丝束需要特意采用大比例的稀释比例，使得高分子树脂在和碳纳米管纤维丝束表面接触时能够迅速铺展、充分浸润、不断渗透；同时降低复合胶液的粘度，提高复合胶液流动性，避免局部高分子树脂富集，使其与碳纳米管纤维丝束内部丰富的微观缝隙充分接触、结合，最终才能够达到较优的力学强度；而对于现有技术中的碳纤维或高强度高分子纤维，则反而更加适用高浓度甚至纯树脂复合的实施方式。
关于优选的稀释比例，在一些实施方案中，所述树脂的稀释比例在3倍以上，进一步优选为3-4倍。
以及关于胶液的具体组成，在一些实施方案中，所述树脂包括环氧树脂、双马树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂中的任意一种或两种以上的组合。且不仅限于此，类似的具有一定热固性的树脂理论上是均可实现复合的。
在一些实施方案中，所述复合胶液中还包括所述树脂对应的固化剂。
在一些实施方案中，所述固化剂与树脂的质量比为1：2-4。
而详细的制备过程例如，在一些实施方案中，所述制备方法具体包括如下的详细步骤：
对所述复合前体进行挤压，以去除所述复合前体中吸附的多余的所述复合胶液。
使经过挤压后的复合前体进行成型卷绕，获得成型前体。
对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
上述技术方案中，本发明开发了一种CNTF丝束增强树脂基高性能复合材料制备方法，CNTF由单丝级转为丝束级(10股，20股，50股，100股等)应用是实现CNTF增强树脂基复合材料放大制造的关键。同时借助树脂高倍数稀释、抽真空、热压固化等手段实现树脂对较大尺寸的CNTF丝束的浸润渗透，有效减弱了滑移现象的产生，获得高性能的碳纳米管纤维丝束增强复材。
为了实现上述制备方法，本发明实施例的第三个方面还提供了一种碳纳米管丝束复合材料的制备系统，其包括按照工艺次序依次设置的：
放卷装置，用于释放碳纳米管丝束，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的。
浸胶装置，用于使所述碳纳米管丝束与复合胶液充分接触，以使所述复合胶液吸附于所述碳纳米管丝束中，形成复合前体，所述复合胶液包括树脂以及稀释剂。
以及，成型装置，用于对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
具体的在一些实施方案中，所述成型装置包括辊压组件、卷绕组件以及热压组件；所述辊压组件用于对所述复合前体进行挤压，以去除所述复合前体中吸附的多余的所述复合胶液；所述卷绕组件用于使经过挤压后的复合前体进行成型卷绕，获得成型前体；所述热压组件用于对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
作为上述技术方案的一些典型的应用示例，本发明所提供的制备系统以及对应的制备方法如下所示：
所述的制备系统包括：
1.放卷装置：可实现CNTF丝束张力放卷，其中丝束缠绕张力大小：单股1N、10股10N单股1N、20股20N、50股50N、100股100N。
2.CNTF丝束：复合材料增强相，由单丝并股牵伸融合而成。
3浸胶槽：主要用于盛装胶液。
4.胶液：基体树脂、固化剂、稀释剂混合液。
5.限位辊：控制丝束位置，同时使丝束能够较好的铺展开。
6.刮胶辊：去除丝束表面多余胶液。
7.复合材料缠绕模具：实现纤维缠绕固定及复合材料尺寸控制。
如图l所示，利用上述制备系统，所能够实现的碳纳米管丝束的制备方法包括如下的步骤：
(1)CNTF丝束2通过带张力可控制的放卷装置1释放后先后经过浸胶槽3、限位辊5、刮胶辊6，再进行手动或自动收卷缠绕于模具7上，最后通过真空加热加压固化形成复合材料。
(2)配置胶液，按一定比例配置树脂(环氧、双马树脂或其它)、固化剂、稀释剂的均匀混合物。
(3)CNTF丝束放卷后进入浸胶槽后，树脂胶液会浸润渗透于丝束中。
(4)将浸胶后的CNTF丝束缠绕在模具上形成一定规格尺寸的复合材料。
(5)缠绕完成后需进行真空处理，合模加热加压固化成型。
(6)对固化成型后的CNTF丝束增强复合材料进行扫描电镜及力学性能表征，结果表明，树脂/丝束界面结合良好，丝束分布均匀，复合材料力学强度高。
基于上述技术方案，本发明实施例的第四个方面还提供了上述任一实施方式所提供的或者制备获得的碳纳米管丝束复合材料在制备力学结构件领域的应用。
以下通过若干实施例并结合附图进一步详细说明本发明的技术方案。然而，所选的实施例仅用于说明本发明，而不限制本发明的范围。
实施例1
本实施例示例一种碳纳米管丝束复合材料的制备过程，具体如下所示：
配制复合胶液，其中含有100份(质量份，下同)环氧树脂(凤凰牌环氧树脂E51，南通星辰合成材料有限公司透明液体，低分子液体双酚A型环氧树脂环氧值0.48-0.53粘度11000-14000mPa.s)、100-400份丙酮稀释剂以及30份的固化剂聚醚胺(型号D230厂家亨斯曼胺值380-470mg粘度5-20mPa.s)，配制一系列不同稀释比例的复合胶液待用。
采用图1所示的制备系统，利用如图2a所示的不同股数的碳纳米管丝束经过浸胶槽浸渍上述复合胶液，然后经过限位辊定位和刮胶辊挤压去除多余胶液，然后缠绕于平板状的模具上，最后采用真空处理，合模加热加压固化成型(根据缠绕的厚度，压力控制在0.5-1MPa范围内，温度控制为80℃2h+120℃2h)，制得如图2b所示的板状碳纳米管丝束复合材料。
本实施例中，首先对碳纳米管丝束进行了力学性能的测试，其结果如图5所示，随着股数的增减，单纯的碳纳米管丝束的力学强度有一定的下降趋势，但总体保持几乎不变。
而利用单丝碳纳米管采用上述同样的方法但未进行胶液的稀释来制备同等尺寸的复合板材，与上述不同股数的丝束复合板材进行力学强度的对比，其结果如图6a所示，其示出，虽然随着股数的增加复合材料的力学强度也有下降，但综合考虑制备效率与力学强度的平衡，在确保力学性能保持在较优水平的前提下，应当优选采用20-50的集束数目进行复合材料的制备。
图3a-图3c则示出了上述不同股数的纤维制备的复合材料的截面形貌，可以看出，单股纤维虽然力学性能尚可，但其中会含有大量的孔隙，不能够形成较为密实的截面，这应是由于单股纤维缠绕圈数过多，相互之间难以密集堆叠而导致的；而采用多股集束的碳纳米管丝束，则可以确保获得较为密实的截面。
而以20股的碳纳米管丝束作为示例，调整环氧树脂的稀释比例，观察不同稀释比例对最终力学性能的影响，其结果如图6b所示，可以发现，当开始对胶液进行稀释后，复合材料的力学性能相比于图6a所示的同样股数的未稀释制备的复合材料呈现显著提升，不同于传统纤维-树脂复合材料的制备，采用大比例稀释的胶液反而对于取得较优的力学强度是有利的，所优选的稀释比例为l：3-1：4之间，在这个区间内，最高能够达到大于2GPa的力学强度。
图4a-图4c示出了不同稀释比例所制备的复合板材的截面电镜照片，可以看出，在较低的稀释比例之下，被压成扁平状的碳纳米管丝束之间存在大量的聚合物填充，使得碳纳米管丝束之间的间距增大，不能够起到最优的结合效果；而采用较大比例的稀释手段，得益于粘度的降低以及树脂分子结构的充分舒展，树脂不仅能够充分填充进入丝束中，而且不同丝束之间的间距较小，结合更紧密，因此得以实现更高的力学强度。
为了便于理解上述现象，图7a-图7c展示了不同稀释比例的复合胶液与碳纳米管纤维丝束的动态接触角变化图。可以看出，随着稀释比例的增加，树脂的铺展速度也在增加，当稀释比例达到1比3后，树脂能够在2s内完全铺展开，根据渗透常数计算，后续增加稀释比例效果不大，边际效应明显。
对比例1
本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于，将碳纳米管丝束替换为同规格的碳纤维丝束。
对该丝束进行不同稀释倍数的系列实验和测试，发现，对于碳纤维而言，不经过稀释树脂和固化剂组成的胶液能够在2s内完全渗透进入纤维丝束的内部，快速填充单丝和单丝让的缝隙。因而也不需要进一步稀释来确保胶液能够渗透进丝束内。相反，一旦进行稀释，碳纤维丝束由于其内部的大量空隙反而不容易挂胶，进而导致最终制备出的复合材料中树脂含量偏低，树脂无法发挥“粘接”作用。
图8a-图8b示出了碳纤维丝束和碳纳米管纤维丝束的微观形貌，可以明显看出两个纤维丝束的结构存在差异，碳纤维丝束中单丝和单丝缝隙大，而碳纳米管纤维丝束中单丝和单丝贴合更加紧密。图8c示出了未经稀释的树脂胶液所制备的复合材料的截面微观形貌，白色部分为树脂，黑色为碳纤维，碳纤维单丝和单丝让都分布有树脂，树脂能够很好地发挥粘结作用。这说明，由于纤维微观结构的不同，对于碳纤维进行树脂稀释是没有必要的，不能改善其界面情况，甚至会带来负面影响，反而导致复合程度的降低，这与碳纳米管丝束的规律是相左的。
对比例2
本对比例与实施例1大体相同，区别主要在于，将碳纳米管丝束替换为同规格的芳纶纤维丝束。
对该丝束进行不同稀释倍数的系列实验和测试，发现，对于芳纶纤维而言，不经过稀释树脂和固化剂组成的胶液也能够在2s内完全渗透进入纤维丝束的内部，快速填充单丝和单丝让的缝隙。因而也不需要进一步稀释来确保胶液能够渗透进丝束内。相反，一旦进行稀释，纤维丝束由于其内部的大量空隙反而不容易挂胶，进而导致最终制备出的复合材料中树脂含量偏低，树脂无法发挥“粘接”作用。
图9a示出了芳纶纤维丝束的微观结构，其结构和碳纤维丝束类似，丝束让存在大量的间隙，并且带有起毛现象。图9b示出了芳纶纤维丝束复合材料的截面微观形貌图，白色部分为树脂，黑色部分为芳纶纤维。
其规律与对比例1一致，对于芳纶纤维而言，稀释并不能改善其界面情况，甚至会带来负面影响。
实施例2
本实施例与实施例1大体相同，区别主要在于：
将树脂替换为双马来酰亚胺树脂(天工三化QY8911)，对应的固化剂替换为让苯二酚。
其他条件均保持不变。
最终，观察到了与实施例1的稀释比例相似的规律，通过大比例稀释，能够大幅度提高获得的复合材料的力学强度。
图10a展示了未稀释、稀释1倍、稀释4倍(大比例)的双马树脂和固化剂复合胶液对纤维丝束的渗透情况，图10b展示了不同稀释比例下碳纳米管纤维丝束复合板材的力学强度，经过稀释后优选比例的复合板材的性能相比未稀释的复合材料的力学性能提升了54％。
此外，本发明还依照上述技术方案所示例的多种不同的树脂体系进行了实验，包括酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂等等，所试验的常见热固性树脂体系均观察到了一致的规律，在此不再赘述。
基于上述实施例以及对比例，可以明确，本发明实施例所提供的碳纳米管丝束复合材料及其制备方法使用了丝束级碳纳米管纤维，可提升复合材料制备效率，有助于实现工程化应用；此外，通过对树脂进行稀释而实现极佳的碳纳米管-树脂的界面复合，制得的复合材料力学性能优异。
应当理解，上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳纳米管丝束复合材料，其特征在于，包括树脂基体以及结合于所述树脂基体中的增强纤维；
所述增强纤维包括多根碳纳米管丝束，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管丝束复合材料，其特征在于，所述树脂基体与碳纳米管丝束的质量比为1.5-2.5：3；
和/或，所述碳纳米管丝束中的碳纳米管丝束的数量级为2-100。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管丝束复合材料，其特征在于，所述碳纳米管丝束复合材料的拉伸强度在1.2GPa以上，优选为1.5GPa以上。
4.一种碳纳米管丝束复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
提供碳纳米管丝束以及复合胶液，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的，所述复合胶液包括树脂以及稀释剂，所述树脂的稀释比例至少为1倍；
使所述碳纳米管丝束与复合胶液充分接触，以使所述复合胶液吸附于所述碳纳米管丝束中，形成复合前体；
使所述复合前体固化成型，获得碳纳米管丝束复合材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述树脂的稀释比例在3倍以上，进一步优选为3-4倍。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述树脂包括环氧树脂、双马树脂、酚醛树脂、苯并噁嗪树脂、氰酸酯树脂中的任意一种或两种以上的组合；
和/或，所述复合胶液中还包括所述树脂对应的固化剂；
优选的，所述固化剂与树脂的质量比为1∶2-4。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，具体包括：
对所述复合前体进行挤压，以去除所述复合前体中吸附的多余的所述复合胶液；
使经过挤压后的复合前体进行成型卷绕，获得成型前体；
对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
8.一种碳纳米管丝束复合材料的制备系统，其特征在于，包括按照工艺次序依次设置的：
放卷装置，用于释放碳纳米管丝束，所述碳纳米管丝束是由多根碳纳米管单丝集束形成的；
浸胶装置，用于使所述碳纳米管丝束与复合胶液充分接触，以使所述复合胶液吸附于所述碳纳米管丝束中，形成复合前体，所述复合胶液包括树脂以及稀释剂；
以及，成型装置，用于对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
9.根据权利要求8所述的制备系统，其特征在于，所述成型装置包括辊压组件、卷绕组件以及热压组件；
所述辊压组件用于对所述复合前体进行挤压，以去除所述复合前体中吸附的多余的所述复合胶液；所述卷绕组件用于使经过挤压后的复合前体进行成型卷绕，获得成型前体；所述热压组件用于对所述成型前体进行热压固化成型，获得所述碳纳米管丝束复合材料。
10.权利要求1-3中任意一项所述的碳纳米管丝束复合材料在制备力学结构件领域的应用。
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