一种碳纤维杆及具有该碳纤维杆的复合板的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维杆及具有该碳纤维杆的复合板的制备方法，该碳纤维杆包括碳纤维芯体和包覆于所述碳纤维芯体外的树脂基体，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂40～65份；环氧树脂稀释剂10～35份；环氧树脂固化剂20～50份；硅烷偶联剂1～10份；增韧剂1～10份本发明专利技术提供的碳纤维杆植入采用碳纤维增强环氧树脂材料制成的层合板中，能够有效提高层合板厚度方向的层间强度和层间断裂韧性等层间性能。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维杆及具有该碳纤维杆的复合板的制备方法
本专利技术涉及碳纤维增强环氧树脂复合材料
，尤其涉及一种碳纤维杆及具有该碳纤维杆的复合板的制备方法。
技术介绍
碳纤维增强树脂层合板具有较高的比强度、比模量、结构可设计等特点，在航空航天等领域中应用越来越广泛。然而现有的碳纤维增强树脂层合板存在较低的层间强度和层间断裂韧性，在低能量冲击下容易产生分层而导致结构时效等不足，限制了其在工程上的应用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种碳纤维杆及具有该碳纤维杆的复合板的制备方法，将该碳纤维杆植入采用碳纤维增强环氧树脂材料制成的层合板中，有效提高了层合板厚度方向的层间强度和层间断裂韧性等层间性能。本专利技术的目的采用如下技术方案实现：一种碳纤维杆，包括碳纤维芯体和包覆于所述碳纤维芯体外的树脂基体，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂40～65份；环氧树脂稀释剂10～35份；环氧树脂固化剂20～50份；硅烷偶联剂1～10份；增韧剂1～10份。进一步地，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂47份，环氧树脂稀释剂8份，环氧树脂固化剂37份，硅烷偶联剂4份，增韧剂4份；或者，环氧树脂46份，环氧树脂稀释剂8份，环氧树脂固化剂38份，硅烷偶联剂4份，增韧剂4份；或者，环氧树脂60份，环氧树脂稀释剂10份，环氧树脂固化剂30份，硅烷偶联剂5份，增韧剂5份。进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的至少一种；且/或，所述环氧树脂稀释剂为丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、双缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚中的至少一种。进一步地，所述环氧树脂固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、间氨基甲胺、液态二氨基二苯基甲烷、间苯二甲胺、甲基纳迪克酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中至少一种；且/或，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的至少一种；且/或，所述的增韧剂为多元醇。进一步地，所述碳纤维芯体与所述树脂基体的体积比为45:55～65:35。本专利技术实施例还提供一种复合板的制备方法，包括如下步骤：碳纤维杆的制备步骤，利用拉挤成型设备制备如上所述碳纤维杆；第一中间体的制备步骤，将所述碳纤维杆植入泡沫载体中，得到第一中间体；中间板的制备步骤，将所述第一中间体中的碳纤维杆植入采用碳纤维增强环氧树脂材料制成的层合板中，得到中间板；固化步骤，将所述中间板加热固化，得到复合板。进一步地，所述碳纤维杆的制备步骤具体包括：对用于成型所述碳纤维芯体的碳纤维纱进行排纱，得到第二中间体；将所述第二中间体浸渍在用于成型所述树脂基体的树脂基液中，得到第三中间体；将所述第三中间体通过预成型设备进行预成型，得到第四中间体；对所述第四中间体加热成型固化，得到所述碳纤维杆。进一步地，所述碳纤维杆的制备步骤中，所述树脂基液的温度为25℃～50℃；且/或，所述碳纤维杆的制备步骤中，所述第四中间体的加热温度为80℃～150℃。进一步地，所述第一中间体的制备步骤中，采用数控植入设备将所述碳纤维杆植入所述泡沫载体中；且/或，所述中间板的制备步骤中，采用热压植入设备或超声波植入设备将所述碳纤维杆植入所述层合板中；且/或，所述固化步骤中，所述中间板放置在热压罐中加热固化。进一步地，所述固化步骤中，所述中间板的加热固化温度为25℃～400℃，所述中间板的加热固化时间为0.5h～4h。相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：上述碳纤维杆成本低、化学稳定性高、导热性好、拉伸强度大、适应性强、应用广泛。将该碳纤维杆植入采用碳纤维增强环氧树脂材料制成的层合板中，有效提高了层合板厚度方向的层间强度和层间断裂韧性等层间性能。具体实施方式下面，结合具体实施方式，对本专利技术做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。本专利技术实施例提供的碳纤维杆，包括碳纤维芯体和包覆于所述碳纤维芯体外的树脂基体，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂40～65份；环氧树脂稀释剂10～35份；环氧树脂固化剂20～50份；硅烷偶联剂1～10份；增韧剂1～10份。上述碳纤维杆成本低、化学稳定性高、导热性好、拉伸强度大、适应性强、应用广泛。将该碳纤维杆植入采用碳纤维增强环氧树脂材料制成的层合板中，有效提高了层合板厚度方向的层间强度和层间断裂韧性等层间性能。进一步地，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂47份，环氧树脂稀释剂8份，环氧树脂固化剂37份，硅烷偶联剂4份，增韧剂4份；或者，环氧树脂46份，环氧树脂稀释剂8份，环氧树脂固化剂38份，硅烷偶联剂4份，增韧剂4份；或者，环氧树脂60份，环氧树脂稀释剂10份，环氧树脂固化剂30份，硅烷偶联剂5份，增韧剂5份。进一步地，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的至少一种。所述环氧树脂稀释剂为丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、双缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚中的至少一种。环氧树脂稀释剂的作用及分类，环氧树脂具有高的粘接性，但在室温下，粘度比较大，不利于手糊操作。加入一定量的环氧树脂稀释剂，以增加环氧树脂对碳纤维的浸润能力，改善成型工艺性能。进一步地，所述环氧树脂固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、间氨基甲胺、液态二氨基二苯基甲烷、间苯二甲胺、甲基纳迪克酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中至少一种。所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的至少一种。所述的增韧剂为多元醇。增韧剂能够在不影响树脂基体的其他主要性能的前提下，降低树脂基体的脆性，增大韧性，提高承载强度。进一步地，所述碳纤维芯体与所述树脂基体的体积比为45:55～65:35。本专利技术实施例还提供一种复合板的制备方法，包括如下步骤：碳纤维杆的制备步骤，利用拉挤成型设备制备如上所述碳纤维杆；第一中间体的制备步骤，将所述碳纤维杆植入泡沫载体中，得到第一中间体；中间板的制备步骤，将所述第一中间体中的碳纤维杆植入采用碳纤维增强环氧树脂材料制成的层合板中，得到中间板；固化步骤，将所述中间板加热固化，得到复合板。进一步地，所述碳纤维杆的制备步骤具体包括：对用于成型所述碳纤维芯体的碳纤维纱进行排纱，得到第二中间体；将所述第二中间体浸渍在用于成型所述树脂基体的树脂基液中，得到第三中间体；将所述第三中间体通过预成型设备进行预成型，得到第四中间体；对所述第四中间体加热成型固化，得到所述碳纤维杆。进一步地，所述碳纤维杆的制备步骤中，所述树脂基液的温度为25℃～50℃。所述碳纤维杆的制备步骤中，所述第四中间体的加热温度为80℃～150℃。进一步地，所述第一中间体的制备步骤中，采用数控植入设备将所述碳纤维杆植入所述泡沫载体中。所述中间板的制备步骤中，采用热压植入设备或超声波植入设备将所述碳纤维杆植入所述层合板中。所述固化步骤中，所述中间板放置在热压罐中加热固化。进一步地，所述固化步骤中，所述中间板的加热固化温度为25℃～400℃，所述中间板的加热固化时间为0.5h～4h。实施例1该实施例中碳纤维杆包括碳纤维芯体和包覆于所述碳纤维芯体外的树脂基体，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维杆，其特征在于，包括碳纤维芯体和包覆于所述碳纤维芯体外的树脂基体，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂40～65份；环氧树脂稀释剂10～35份；环氧树脂固化剂20～50份；硅烷偶联剂1～10份；增韧剂1～10份。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维杆，其特征在于，包括碳纤维芯体和包覆于所述碳纤维芯体外的树脂基体，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂40～65份；环氧树脂稀释剂10～35份；环氧树脂固化剂20～50份；硅烷偶联剂1～10份；增韧剂1～10份。2.如权利要求1所述的碳纤维杆，其特征在于，所述树脂基体包括如下重量份数的组分：环氧树脂47份，环氧树脂稀释剂8份，环氧树脂固化剂37份，硅烷偶联剂4份，增韧剂4份；或者，环氧树脂46份，环氧树脂稀释剂8份，环氧树脂固化剂38份，硅烷偶联剂4份，增韧剂4份；或者，环氧树脂60份，环氧树脂稀释剂10份，环氧树脂固化剂30份，硅烷偶联剂5份，增韧剂5份。3.如权利要求1或2所述的碳纤维杆，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的至少一种；且/或，所述环氧树脂稀释剂为丁基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、丙烯基缩水甘油醚、双缩水甘油醚、乙二醇双缩水甘油醚中的至少一种。4.如权利要求1或2所述的碳纤维杆，其特征在于，所述环氧树脂固化剂为乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺、间氨基甲胺、液态二氨基二苯基甲烷、间苯二甲胺、甲基纳迪克酸酐、甲基四氢苯酐、甲基六氢苯酐中至少一种；且/或，所述的硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570中的至少一种；且/或，所述的增韧剂为多元醇。5.如权利要求1或2所述的碳纤维杆，其特征在于，所述碳纤维芯体与所述树脂基体的体积比为45:55～65:35。6.一种复合板...

【专利技术属性】
技术研发人员：康红伟，
申请(专利权)人：深圳市郎搏万先进材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44