The method for sheet forming and stress determination of carbon fiber reinforced epoxy resin includes the following steps: weighing graphene powder into acetone solution to prepare suspension; mixing epoxy resin and polyamide resin to form melted epoxy resin melt; adding epoxy resin melt into graphene epoxy resin composite solution; and putting carbon fiber into graphene epoxy resin composite solution after treatment. The slurry is formed into the slurry, and the slurry is poured into the plate to make the mold. After three stages of gel, curing and aging, the plate is formed. The loading force and resistivity curve are measured by digital resistance instrument, and the pressure sensing calibration of the plate is completed. The invention utilizes the characteristics of graphene resistivity change under pressure to produce glass fiber reinforced unsaturated resin sheet which can be heated by electricity, sensitive to pressure change and can be monitored in real time. Under the premise of keeping its density small and strength high, the produced sheet has bigger modulus and stronger wear resistance.
【技术实现步骤摘要】
碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法
本专利技术属于聚合物基纳米和碳纤维
,具体涉及一种具有加热与应力感知功能的碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法。
技术介绍
碳纤维是高性能复合材料重要的纤维增强体之一,是用化学气相沉积法使碳纤维沉积在钨丝或碳纤维芯材上制得的直径为100—200μm的连续单丝。它具有相对于其他陶瓷纤维难以比拟的高强度、高模量和低密度等特点。环氧树脂是由人工合成的一类高分子聚合物。为粘稠液体或加热可软化的固体,受热时通常有熔融或软化的温度范围,在外力作用下可呈塑性流动状态,生产合成树脂的原料来源丰富。合成树脂具有很强的内聚力,分子结构致密,由于分子结构中含有活泼的不饱和基团,使它们可以与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网格结构的高聚物。固化后的合成树脂具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘结强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性好。石墨烯作为一种纳米碳材料,在常温下石墨烯的电子迁移率超过15000cm2/(V·S),而电阻率只约10-6Ω·cm,为目前电阻率最小的材料;石墨烯具有优异的热导性能,其导热系数可高达5300W/m·K,远高于碳纳米管和金刚石。石墨烯既具有高强度、高弹模和强韧性等力学性能,又具有优异的导热、导电、电磁等功能性能而赋予环氧树脂基碳纤维增强复合材料功能/智能性能。随着石墨烯价格的大幅度下降,将石墨烯应用于复合材料领域无疑具有重大应用前景。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中的不足之处,提供一种在保持其密度小、强度高的前提下,能 ...
【技术保护点】
1.碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末;(2)、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中,然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理,制备成分散均匀的悬浮液;(3)、将环氧树脂和聚酰胺树脂按照质量比5:3进行称量,在50℃下预热20min,待黏度降低到一定程度后置于真空干燥箱中,在50℃条件下抽真空40min,去除环氧树脂和聚酰胺树脂中存在的气泡;然后,在完成上一步处理后的环氧树脂中依次加入质量分数10%的丙酮和加入质量分数20%的邻苯二甲酸二丁酯,每一次加入后都要保证搅拌混合均匀,再分批倒入称量好体积含量的碳纤维,最后加入固化剂聚酰胺树脂,充分搅拌均匀,在超声波清洗器中振荡30min,放于真空干燥箱中50℃温度下抽真空40min,以去除搅拌过程中混入的气泡,最后形成熔融的环氧树脂熔体;(4)、将熔融的环氧树脂熔体加入步骤(2)制备的悬浮液中,使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀,形成石墨烯环氧树脂复合液;(5)、将碳纤维放入石墨烯环氧树脂复合液中充分浸润形成浆料;(6)、取出板材制作模具,板材制作模 ...
【技术特征摘要】
1.碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末;(2)、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中,然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理,制备成分散均匀的悬浮液;(3)、将环氧树脂和聚酰胺树脂按照质量比5:3进行称量,在50℃下预热20min,待黏度降低到一定程度后置于真空干燥箱中,在50℃条件下抽真空40min,去除环氧树脂和聚酰胺树脂中存在的气泡;然后,在完成上一步处理后的环氧树脂中依次加入质量分数10%的丙酮和加入质量分数20%的邻苯二甲酸二丁酯,每一次加入后都要保证搅拌混合均匀,再分批倒入称量好体积含量的碳纤维,最后加入固化剂聚酰胺树脂,充分搅拌均匀,在超声波清洗器中振荡30min,放于真空干燥箱中50℃温度下抽真空40min,以去除搅拌过程中混入的气泡,最后形成熔融的环氧树脂熔体;(4)、将熔融的环氧树脂熔体加入步骤(2)制备的悬浮液中,使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀,形成石墨烯环氧树脂复合液;(5)、将碳纤维放入石墨烯环氧树脂复合液中充分浸润形成浆料;(6)、取出板材制作模具,板材制作模具为顶部敞口的矩形槽,板材制作模具的内侧壁的在矩形槽的对角位置分别设置有圆柱槽,圆柱槽侧部与矩形槽连通,将正电极和负电极分别插设到对角的两个圆柱槽内,正电极和负电极上端的接线端子凸出模具表面,正电极和负电极的直径小于圆柱槽的内径;(7)将步骤(5)中的浆料倒入板材制作模具内,采用振动法排出气泡,直到达到设计厚度;(8)、浆料在板材制作模具内依次经过凝胶、固化和熟化三个阶段后形成板材,正电极和负电极凝结到板材上并与板材一体脱模;(9)、将板材放置一定时间后,按照一定的支撑方法,采用中心加载法对板材进行加载压力,正电极和负电极连接数字电阻仪,数字电阻仪测量出加载力与电阻率变化曲线,完成该板材压力传感标定测量;(10)、对板材进行打包。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法,其特征在于:步骤(2)中的石墨烯粉末的重量为步骤(4)中熔融的环氧树脂熔体重量的0.3%。3.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法,其特征在于:步骤(1)中采用先掺法加入石墨烯,石墨烯采用多层石墨烯,多层石墨烯原料的规格为直径<2μm、厚度为1-5nm、比表面积为500m2/g、密度2-2.25g/ml、导热系数>3000w/m·K、导电性>107S/m。4.根据权利要求2所述的碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法,其特征在于:熔融的环氧树脂熔体的软化点在70°C及以下。5.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂的板材成型及应力测定方法,其特征在于:步骤(4)中的石墨烯环氧树脂复合液...
【专利技术属性】
技术研发人员:王昂,李聚轩,路素青,张小娜,李荫,
申请(专利权)人:黄河科技学院,
类型:发明
国别省市:河南,41
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