一种碳纤维空心球的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维空心球的制备方法，其特征在于，它是以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的经真空静电处理的纤维条的环境中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到纤维实心球体；再将纤维实心球体送入100℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至120℃以上，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的空心纤维球。本发明专利技术工艺简单方便，生产效率高，而且制备的产品稳定性好，具有良好的物理性能。

Method for preparing hollow ball of carbon fiber

The invention discloses a method for preparing a carbon fiber hollow sphere, which is characterized in that it is made of polystyrene foam ball as the carrier, the first ball dipped into the suspension by the vacuum electrostatic processing fiber made of carbon fibre of the environment, the high carbon fiber fly suspension synthesis with the ball in high charge state, fiber solid sphere; then the fiber solid sphere into high temperature above 100 DEG C, so that the internal polystyrene foaming material melting fiber solid sphere, and the gaps of the fibers from the outflow; finally raise the temperature to 120 degrees centigrade, hot air blowing and heating, the glue is completely cured the formation of hollow fiber, vacuum sealed ball. The invention has the advantages of simple and convenient process, high production efficiency, and good stability of the prepared product and good physical property.

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维空心球的制备方法
本专利技术涉及复合材料
，更具体是涉及一种碳纤维空心球的制备方法。
技术介绍
纤维空心球广泛应用于浮力材料及其它轻质物体的制造，由于空心球为真空体，其在航空、航天、新型高速列车、豪华游艇、隔热涂料、保龄球等领域得到广泛应用，对最终产品能够起到轻质化、强度好、不吸水防潮、隔音保温效果，其主要原料之一玻璃微珠，玻璃微珠主要成分是硼硅酸盐，粒度为10-250微米，在肉眼看来更近似于一种粉体。目前虽然国内有一些科研机构在从事碳纤维空心球的制备研究，但还无法制造成相应性能的产品，比如如何解决空心球中的真空问题，就无法得到有效解决，甚至有人采用抽真空的方式来解决，其不仅生产效率极低，也不能实现有效的工业化生产。因此，目前我国相应的材料如深海中的浮力材料全部是依赖于进口，很多方面还处于技术上的空白，也没有在其它领域加以应用；而碳纤维因其质量轻强度高目前广泛应用于军工等多方面，因此如何利用碳纤维制备碳纤维空心球将会有更好的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术之不足而提供的一种不仅制备简单方便，制备的产品具有轻质、高强度、不吸水、稳定性好等优点的碳纤维空心球的制备方法。本专利技术是采用如下技术解决方案来实现上述目的：一种碳纤维空心球的制备方法，其特征在于，它是以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的经真空静电处理的纤维条的环境中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到纤维实心球体；再将纤维实心球体送入100℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至120℃以上，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的空心纤维球。作为上述方案的进一步说明，它包括如下具体的方法步骤：a、将碳纤维切割成长度为1-100mm的纤维条，再送入真空静电环境，通过负电压使纤维整个悬浮单向飞起；b、制备作为载体的球体，采用聚苯乙烯发泡至所需直径的圆球，将圆球投入胶水槽，对发泡材料进行浸胶之后，进行风干处理，使胶水流动性大幅度降低；c、将球体送入高压静电环境，同高压飞悬的纤维在高电荷状态下合成，得到纤维实心球体；d、将纤维实心球体放入胶水槽完全浸泡，使表面覆盖附着纤维被胶水充分浸润；e、纤维实心球体表面覆盖附着纤维被胶水充分浸润后，送入120℃以上的高温热风道加热15-20分钟，使实心球内部发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；f、将温度提升至120℃以上，进行热风吹动加温，使胶水完全固化，制得真空密闭的空心纤维球。进一步地，在步骤a中，是先将碳纤维材料放入水中，并添加分散剂、偶联剂浸泡后再进行切割。进一步地，在步骤a中，纤维条在送入真空静电箱之前，先加入耦合剂进行加工处理，使之有初步的打开效果；再将其送入高压真空仓，通过热风循环吹风，使材料干燥并充分打开。进一步地，步骤a和步骤b的顺序互换。本专利技术采用上述技术解决方案所能达到的有益效果是：本专利技术采用以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的纤维条的真空静电箱中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到纤维实心球体；再将纤维实心球体送入100℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至120℃以上，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的重量为3-180KG/m3的空心纤维球，制备方法简单方便，生产效率高，制备的产品稳定性好，具有轻质、高强、不吸水等优点。具体实施方式以下结合具体实施例对本技术方案作详细的描述。实施例1本专利技术是一种碳纤维空心球的制备方法，它是以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的经过真空静电处理的纤维条的真空静电箱中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到纤维实心球体；再将纤维实心球体送入120℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至150℃，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的空心纤维球。它的具体方法步骤如下：a、将碳纤维切割成长度为1mm、2mm、3mm、4mm或5mm的纤维条，再送入真空静电环境，通过负电压使纤维整个悬浮单向飞起，采用单向的优点在于，纤维条可以形成有效规律的排布，对产品的最终强度等性能有很好的保证；b、制备作为载体的球体，采用聚苯乙烯发泡至所需直径的圆球，将圆球投入胶水槽，对发泡材料进行浸胶之后，进行风干处理，使胶水流动性大幅度降低；c、将球体送入高压静箱，同高压飞悬的纤维在高电荷状态下合成，得到纤维实心球体；d、将纤维实心球体放入胶水槽完全浸泡，使表面覆盖附着纤维被胶水充分浸润；e、纤维实心球体表面覆盖附着纤维被胶水充分浸润后，送入120℃以上的高温热风道加热15-20分钟，使实心球内部发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；f、将温度提升至150℃，进行热风吹动加温，使胶水完全固化，制得真空密闭的空心纤维球。进一步地，在步骤a中，是先将碳纤维材料放入水中，并添加分散剂、偶联剂浸泡后再进行切割。纤维条在送入真空静电箱之前，先加入耦合剂进行加工处理，使之有初步的打开效果；再将其送入高压真空仓，通过热风循环吹风，使材料干燥并充分打开。其工艺中的耦合剂、分散剂、偶联剂为现有常规的采购品，无特殊要求，本专利技术在此不作细述。实施例2本实施例中，步骤a和步骤b的顺序互换。即先制备作为载体的球体，然后再将碳纤维切割成长度为1mm、2mm、3mm、4mm或5mm的纤维条，再送入真空静电箱，通过负电压使纤维整个悬浮单向飞起，采用单向的优点在于，纤维条可以形成有效规律的排布，对产品的最终强度等性能有很好的保证。本专利技术与现有技术相比，采用以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的纤维条的真空静电箱中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到重量为3-180KG/m3的碳纤维实心球体；再将碳纤维实心球体送入120℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至150℃，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的空心纤维球，制备方法简单方便，生产效率高，制备的产品稳定性好，性能更加优越。以上所述的仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维空心球的制备方法，其特征在于，它是以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的纤维条经真空静电处理的的环境中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到纤维实心球体；再将纤维实心球体送入100℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至120℃以上，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的空心纤维球。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维空心球的制备方法，其特征在于，它是以聚苯乙烯发泡材料制成的球体作为载体，先将球体浸胶后送入悬浮有由碳纤维制成的纤维条经真空静电处理的的环境中，使高压飞悬的碳纤维在高电荷状态下与球体合成，得到纤维实心球体；再将纤维实心球体送入100℃以上的高温环境，使纤维实心球体的内部聚苯乙烯发泡材料熔化，并从纤维缝隙空洞流出；最后将温度提升至120℃以上，并进行热风吹送加温，使胶水完全固化，形成真空密闭的空心纤维球。2.根据权利要求1所述的碳纤维空心球的制备方法，其特征在于，它包括如下具体的方法步骤：a、将碳纤维切割成长度为1-5mm的纤维条，再送入真空静电环境，通过负电压使纤维整个悬浮单向飞起；b、制备作为载体的球体，采用聚苯乙烯发泡至所需直径的圆球，将圆球投入胶水槽，对发泡材料进行浸胶之后，进行风干处理，使胶水流动性大幅度降低；c、将球体送入高压静电箱，同高压飞悬的纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：王渤，
申请(专利权)人：广东国利先进复合材料研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44