WO2022061960A1 - 一种高安全性的碳纤维复合材料及制备方法 - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to the technical field of polymer composite materials, in particular to a high-safety carbon fiber composite material.
- Carbon fiber has the advantages of high temperature resistance, corrosion resistance and wear resistance, and has high strength, long life, low density and light weight. It is widely used in aviation model aircraft, lamp brackets, medical equipment, sports equipment and other fields. At present, in the field of vehicle intelligence, there is often a demand for high-strength materials. Due to the particularity of carbon fiber, it has the advantages of light weight and high strength, and is especially suitable for use in vehicles.
- epoxy resin matrix is mostly flammable. Once exposed to high temperature fire conditions, it will cause the mechanical properties of carbon fiber to meet the material decline. It will release a lot of heat and produce toxic fumes, posing a serious threat to human life.
- the present invention proposes a high-safety carbon fiber composite material.
- the high-safety carbon fiber composite material of the present invention has good fire resistance, high strength, and is not easy to be broken. Large blunt-edged piece, higher safety.
- a high-safety carbon fiber composite material of the present invention includes the following components in parts by weight:
- aramid fibers are also included, and the aramid fibers are mixed with carbon fibers.
- the shearing length of the carbon fiber is 75mm-180mm, and the shearing length of the aramid fiber is 80mm-200mm.
- a curing agent is methyltetrahydrophthalic anhydride.
- an accelerator is also included, and the accelerator is dimethylaminomethyl.
- the present invention also proposes a method for preparing a high-safety carbon fiber composite material, comprising the following steps:
- S3 Arrange the carbon fibers and aramid fibers that have been laid into a net in an orderly manner and weave them into a braid;
- step S4 firstly, compression molding is performed, the molding pressure of the compression molding is 3 MPa to 8 MPa, and the time of the compression molding is 3 min to 10 min.
- step S4 high temperature treatment is performed after compression molding, the temperature of the high temperature treatment is 150°C to 200°C, and the high temperature treatment time is 3h to 5h.
- the high-safety carbon fiber composite material of the present invention has good fire resistance, high strength, and is not easy to be broken. After being broken, a larger blunt-edged sheet is formed, and the safety is high.
- Embodiment 1 the preparation of a kind of high safety carbon fiber composite material, comprises the following steps:
- S3 Arrange the carbon fibers and aramid fibers that have been laid into a net in an orderly manner and weave them into a braid;
- Embodiment 2 the preparation of a kind of high safety carbon fiber composite material, comprises the following steps:
- S1 Preprocess carbon fiber and aramid fiber, cut carbon fiber to 180mm, weigh 25kg, cut aramid fiber to 200mm, weigh 5kg, mix evenly, open and card;
- S3 Arrange the carbon fibers and aramid fibers that have been laid into a net in an orderly manner and weave them into a braid;
- Embodiment 3 the preparation of a kind of high safety carbon fiber composite material, comprises the following steps:
- S1 Preprocess carbon fiber and aramid fiber, cut carbon fiber to 100mm, weigh 18kg, cut aramid fiber to 160mm, weigh 4kg, evenly mix, open, and card;
- S3 Arrange the carbon fibers and aramid fibers that have been laid into a net in an orderly manner and weave them into a braid;
- Embodiment 4 the preparation of a kind of high safety carbon fiber composite material, comprises the following steps:
- S1 Preprocess carbon fiber and aramid fiber, cut carbon fiber to 90mm, weigh 15kg, cut aramid fiber to 120mm, weigh 3kg, mix evenly, open and card;
- S3 Arrange the carbon fibers and aramid fibers that have been laid into a net in an orderly manner and weave them into a braid;
- Embodiment 5 the preparation of a kind of high safety carbon fiber composite material, comprises the following steps:
- S1 Preprocess carbon fiber and aramid fiber, cut carbon fiber to 150mm, weigh 23kg, cut aramid fiber to 180mm, weigh 4.5kg, mix evenly, open, and card;
- S3 Arrange the carbon fibers and aramid fibers that have been laid into a net in an orderly manner and weave them into a braid;
- the high-safety carbon fiber composite material of the present invention has good fire resistance, high strength, and is not easy to be broken. After being broken, a larger blunt-edged sheet is formed, and the safety is high.
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Abstract
一种高安全性的碳纤维复合材料，包括以下重量份的组分：聚醚醚酮80份～90份、聚四氟乙烯25份～35份、石棉10份～20份、氢氧化铝2份～10份、碳纤维10份～25份。该高安全性的碳纤维复合材料具有良好的耐火性，并且强度高不易破碎，在破碎后形成较大的钝缘的片。高安全性的碳纤维复合材料的制备方法的步骤包括预处理、铺叠成网、编织和成型。
Description
本发明涉及高分子复合材料技术领域，具体涉及一种高安全性的碳纤维复合材料。
碳纤维具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损的优点，并且强度高、寿命长、密度低、重量轻，广泛应用于航空模型飞机，灯用支架、医疗器械、体育器材等领域。目前在车辆智能化领域，往往存在对于高强度材料的需求，由于碳纤维的特殊性，其具有重量轻，强度大的优点，特别适合应用在车辆上。
但是传统的碳纤维复合材料往往采用环氧树脂作为基体，环氧树脂基体大多为可燃的，一旦暴露在高温火灾条件下会引起碳纤维符合材料力学性能的下降，同时这种复合材料在燃烧的过程中会释放大量的热并产生有毒烟气，对人的生命安全带来严重的威胁。
发明内容
为克服现有技术的不足，本发明提出一种高安全性的碳纤维复合材料，本发明的一种高安全性的碳纤维复合材料具有良好的耐火性，并且强度高不易破碎，在破碎后形成较大的钝缘的片，安全性较高。
为实现上述目的，本发明的一种高安全性的碳纤维复合材料，包括以下重量份的组分：
进一步地，还包括芳纶纤维2份～5份，芳纶纤维与碳纤维混织。
进一步地，碳纤维的剪切长度为75mm～180mm，芳纶纤维的剪切长度为80mm～200mm。
进一步地，还包括固化剂1份～2份，固化剂采用甲基四氢苯酐。
进一步地，还包括促进剂0.5份～1.5份，促进剂采用二甲胺基甲基。
本发明还提出一种高安全性的碳纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，剪切，称量配料，均匀混合，开松，梳理；
S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉；
S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；
S4：调配辅料，并将辅料铺在编织物上进行成型
进一步地，在步骤S4中，首先进行模压成型，模压成型的成型压力为3MPa～8MPa，模压成型的时间为3min～10min。
进一步地，在步骤S4中，模压成型后进行高温处理，高温处理的温度为150℃～200℃，高温处理时间为3h～5h。
本发明的一种高安全性的碳纤维复合材料具有良好的耐火性，并且强度高不易破碎，在破碎后形成较大的钝缘的片，安全性较高。
下面将通过对本发明的优选实施方式的描述，更加清楚、完整地阐述本发明的技术方案。
实施例1：一种高安全性的碳纤维复合材料的制备，包括以下步骤：
S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，碳纤维剪切至75mm，称取10kg，芳纶纤维剪切至80mm，称取2kg，均匀混合，开松，梳理；
S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉10kg；
S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；
S4：取聚醚醚酮80kg，聚四氟乙烯25kg，氢氧化铝2kg，甲基四氢苯酐1kg，二甲胺基甲基0.5kg，混匀后铺在编织物上进行成型，首先进行模压成型，模压成型的成型压力为3MPa，模压成型的时间为3min，然后高温处理，高温处理的温度为150℃，高温处理时间为3h。
实施例2：一种高安全性的碳纤维复合材料的制备，包括以下步骤：
S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，碳纤维剪切至180mm，称取25kg，芳纶纤维剪切至200mm，称取5kg，均匀混合，开松，梳理；
S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉20kg；
S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；
S4：取聚醚醚酮90kg，聚四氟乙烯35kg，氢氧化铝10kg，甲基四氢苯酐2kg，二甲胺基甲基1.5kg，混匀后铺在编织物上进行成型，首先进行模压成型，模压成型的 成型压力为8MPa，模压成型的时间为10min，然后高温处理，高温处理的温度为200℃，高温处理时间为5h。
实施例3：一种高安全性的碳纤维复合材料的制备，包括以下步骤：
S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，碳纤维剪切至100mm，称取18kg，芳纶纤维剪切至160mm，称取4kg，均匀混合，开松，梳理；
S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉15kg；
S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；
S4：取聚醚醚酮85kg，聚四氟乙烯28kg，氢氧化铝6kg，甲基四氢苯酐1.5kg，二甲胺基甲基1kg，混匀后铺在编织物上进行成型，首先进行模压成型，模压成型的成型压力为5MPa，模压成型的时间为6min，然后高温处理，高温处理的温度为170℃，高温处理时间为4h。
实施例4：一种高安全性的碳纤维复合材料的制备，包括以下步骤：
S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，碳纤维剪切至90mm，称取15kg，芳纶纤维剪切至120mm，称取3kg，均匀混合，开松，梳理；
S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉13kg；
S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；
S4：取聚醚醚酮83kg，聚四氟乙烯26kg，氢氧化铝4kg，甲基四氢苯酐1.2kg，二甲胺基甲基0.8kg，混匀后铺在编织物上进行成型，首先进行模压成型，模压成型的成型压力为4MPa，模压成型的时间为4min，然后高温处理，高温处理的温度为160℃，高温处理时间为3.5h。
实施例5：一种高安全性的碳纤维复合材料的制备，包括以下步骤：
S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，碳纤维剪切至150mm，称取23kg，芳纶纤维剪切至180mm，称取4.5kg，均匀混合，开松，梳理；
S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉18kg；
S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；
S4：取聚醚醚酮88kg，聚四氟乙烯31kg，氢氧化铝8kg，甲基四氢苯酐1.7kg，二甲胺基甲基1.2kg，混匀后铺在编织物上进行成型，首先进行模压成型，模压成型的成型压力为6MPa，模压成型的时间为8min，然后高温处理，高温处理的温度为190℃，高温处理时间为4.5h。
本发明的一种高安全性的碳纤维复合材料具有良好的耐火性，并且强度高不易破碎，在破碎后形成较大的钝缘的片，安全性较高。
上述具体实施方式仅仅对本发明的优选实施方式进行描述，而并非对本发明的保护范围进行限定。在不脱离本发明设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本发明所提供的文字描述对本发明的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本发明的保护范畴。本发明的保护范围由权利要求确定。
Claims (8)
- 一种高安全性的碳纤维复合材料，其特征在于，包括以下重量份的组分：聚醚醚酮 80份～90份聚四氟乙烯 25份～35份石棉 10份～20份氢氧化铝 2份～10份碳纤维 10份～25份。
- 根据权利要求1所述的一种高安全性的碳纤维复合材料，其特征在于，还包括芳纶纤维2份～5份，所述芳纶纤维与碳纤维混织。
- 根据权利要求2所述的一种高安全性的碳纤维复合材料，其特征在于，所述碳纤维的剪切长度为75mm～180mm，所述芳纶纤维的剪切长度为80mm～200mm。
- 根据权利要求1所述的一种高安全性的碳纤维复合材料，其特征在于，还包括固化剂1份～2份，所述固化剂采用甲基四氢苯酐。
- 根据权利要求1所述的一种高安全性的碳纤维复合材料，其特征在于，还包括促进剂0.5份～1.5份，所述促进剂采用二甲胺基甲基。
- 一种高安全性的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对碳纤维和芳纶纤维进行预处理，剪切，称量配料，均匀混合，开松，梳理；S2：将预处理后的碳纤维和芳纶纤维铺叠成网，混入石棉；S3：将铺叠成网后的碳纤维和芳纶纤维整理有序并编织成编织物；S4：调配辅料，并将辅料铺在编织物上进行成型。
- 根据权利要求6所述的一种高安全性的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，首先进行模压成型，模压成型的成型压力为3MPa～8MPa，模压成型的时间为3min～10min。
- 根据权利要求7所述的一种高安全性的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于，在步骤S4中，模压成型后进行高温处理，高温处理的温度为150℃～200℃，高温处理时间为3h～5h。
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