基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，涉及复合材料技术领域，本发明专利技术以玄武岩纤维作为主料，通过添加聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇和芥酸酰胺制备绝缘膜，再经热压将绝缘膜复合到碳纤维布上，最终制得纤维复合材料；通过绝缘膜的设置使所制复合材料具有优良的绝缘性能，解决了碳纤维因导电性好而存在的使用安全隐患问题，同时还保留了碳纤维质轻的特性，从而适用于作为鱼竿加工材料。

【技术实现步骤摘要】
基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法
：本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法。
技术介绍
：垂钓是垂竿钓鱼的简称，俗称“钓鱼”，是指使用钓竿、鱼钩、渔线等钓具，从江河湖海及水库中把鱼提出来的一项活动。鱼竿按材质分为竹木鱼竿、玻璃钢鱼竿、碳素鱼竿三大类，竹木鱼竿属于传统鱼竿，具有价格低廉、使用方便等优点，但不好收纳，容易开裂。玻璃钢鱼竿是采用玻璃纤维，经浴浸环氧树脂、醛树脂、高温固化成型，具有良好的韧性、弹性和绝缘性，虽然强度大，但重量也大，长时间使用或在高强度的比赛中使用会非常吃力。碳素鱼竿是采用高科技碳维素材制造而成，具有导电性好、质轻、抗拉强度高的特点，由于导电性好，因此在雷雨天和低空裸体电线下绝不能使用。针对现有鱼竿材质的优缺点，本专利技术开发出一种新型纤维复合材料，该复合材料可以经加工制成鱼竿主体，具有质轻、强度高、绝缘性好的特点。
技术实现思路
：本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，通过绝缘膜的制备来赋予碳纤维优良的绝缘性能，同时还保留了碳纤维质轻的特性。本专利技术所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将玄武岩纤维烘干至恒重，再加入硅烷偶联剂，加热处理；(2)先将聚偏二氟乙烯和芥酸酰胺溶于有机溶剂中，得到溶液I；再将聚乙烯醇溶于去离子水中，并加入经上述处理的玄武岩纤维，分散均匀，得到溶液II；然后将溶液I和溶液II混合，超声波振荡，采用刮刀涂布成膜，烘烤，得到绝缘膜；(3)先将所制绝缘膜平铺在碳纤维布上，再利用热压机进行热压复合，得到纤维复合材料；(4)将所制纤维复合材料卷绕制成管体，以作为休闲仿生装备加工材料。所述玄武岩纤维、硅烷偶联剂的质量比为100:1-15。所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。所述玄武岩纤维、聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇、芥酸酰胺的质量比为100:5-20:10-50:0.5-2。所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺中的一种。所述超声波的条件为超声频率28KHz或40KHz，超声功率100-1000W。所述烘烤的温度为170-180℃，时间为15-30min。所述绝缘膜的厚度为20-80μm。所述热压复合的压力为5-15MPa，温度为130-140℃，时间为60-300s。由于玄武岩纤维属于无机物，聚偏二氟乙烯和聚乙烯醇属于高分子有机物，因此它们之间的共混相容性差，玄武岩纤维难以均匀分散于膜液中，即使经超声波处理后也会再次团聚而影响成膜。因此，本专利技术利用硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面处理，目的是改善玄武岩纤维与高分子聚合物的共混相容性，从而优化所制绝缘膜的应用性能。在本专利技术制备绝缘膜时，聚乙烯醇起到粘接成膜作用，促进薄膜的成型；芥酸酰胺起到润滑脱模作用，利于绝缘膜烘烤后以及热压后的脱模；聚偏二氟乙烯属于热塑性聚合物，不仅能够促进薄膜的成型，优化薄膜的韧性，并且具有优良的电绝缘性能；玄武岩纤维不仅强度高，而且电绝缘性能好。上述技术方案中的硅烷偶联剂KH550属于现有硅烷偶联剂，常用于无机填料的表面处理，本专利技术还对硅烷偶联剂KH550进行了化学改性，利用硅烷偶联剂KH550结构中的氨基与甲基吡唑-2,5-二甲酸结构中的羧基发生缩合反应，目的是进一步增强对玄武岩纤维的表面处理效果，进而优化所制绝缘膜的应用性能。也就是说，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550与甲基吡唑-2,5-二甲酸的缩合物(化合物I)，结构式如下：在本专利技术中绝缘膜的设置不仅能够解决碳纤维导电问题，赋予所制复合材料优良的绝缘性能，并且绝缘膜还能对碳纤维起到保护作用，阻隔外界环境对碳纤维的侵蚀。本专利技术的有益效果是：本专利技术以玄武岩纤维作为主料，通过添加聚偏二氟乙烯、聚乙烯醇和芥酸酰胺制备绝缘膜，再经热压将绝缘膜复合到碳纤维布上，最终制得纤维复合材料；通过绝缘膜的设置使所制复合材料具有优良的绝缘性能，解决了碳纤维因导电性好而存在的使用安全隐患问题，同时还保留了碳纤维质轻的特性，从而适用于作为鱼竿加工材料。具体实施方式：为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。实施例1(1)将100g玄武岩纤维烘干至恒重，再加入12g硅烷偶联剂KH550，加热至135℃处理30min；(2)先将15g聚偏二氟乙烯和1g芥酸酰胺溶于N,N-二甲基甲酰胺中，得到饱和的溶液I；再将38g聚乙烯醇溶于98℃去离子水中至饱和，并加入100g经上述处理的玄武岩纤维，分散均匀，得到溶液II；然后将溶液I和溶液II混合，超声波振荡，超声频率40KHz，超声功率500W，采用刮刀涂布成膜，180℃下烘烤15min，得到厚度50μm的绝缘膜；(3)先将所制绝缘膜平铺在碳纤维布上，再利用热压机进行热压复合，压力为12MPa，温度为138℃，时间为180s，得到纤维复合材料；(4)将所制纤维复合材料卷绕制成管体，以作为休闲仿生装备加工材料。实施例2实施例2与实施例1的不同之处是将聚偏二氟乙烯用量替换为18g。(1)将100g玄武岩纤维烘干至恒重，再加入12g硅烷偶联剂KH550，加热至135℃处理30min；(2)先将18g聚偏二氟乙烯和1g芥酸酰胺溶于N,N-二甲基甲酰胺中，得到饱和的溶液I；再将38g聚乙烯醇溶于98℃去离子水中至饱和，并加入100g经上述处理的玄武岩纤维，分散均匀，得到溶液II；然后将溶液I和溶液II混合，超声波振荡，超声频率40KHz，超声功率500W，采用刮刀涂布成膜，180℃下烘烤15min，得到厚度50μm的绝缘膜；(3)先将所制绝缘膜平铺在碳纤维布上，再利用热压机进行热压复合，压力为12MPa，温度为138℃，时间为180s，得到纤维复合材料；(4)将所制纤维复合材料卷绕制成管体，以作为休闲仿生装备加工材料。实施例3实施例3与实施例1的不同之处是以化合物I替代硅烷偶联剂KH550。化合物I的制备：将20mmol硅烷偶联剂KH550和10mmol甲基吡唑-2,5-二甲酸加入有机溶剂DMF中，再加入10mmolPyBOP，加热至80℃反应3h，反应结束后冷却至室温，加水和乙酸乙酯萃取，有机相浓缩，柱层析(乙酸乙酯与石油醚的体积比为3:1)，得到化合物I。1HNMR(DMSO-d6,400MHz),δ:8.88(s,2H),6.64(s,1H),3.94(s,3H),3.81(q,12H),3.16(m,4H),1.50(m,4H),1.21(t,18H),0.55(t,4H)；ESI-MS:m/z＝578.30[M+2]+.(1)将100g玄武岩纤维烘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：/n(1)将玄武岩纤维烘干至恒重，再加入硅烷偶联剂，加热处理；/n(2)先将聚偏二氟乙烯和芥酸酰胺溶于有机溶剂中，得到溶液I；再将聚乙烯醇溶于去离子水中，并加入经上述处理的玄武岩纤维，分散均匀，得到溶液II；然后将溶液I和溶液II混合，超声波振荡，采用刮刀涂布成膜，烘烤，得到绝缘膜；/n(3)先将所制绝缘膜平铺在碳纤维布上，再利用热压机进行热压复合，得到纤维复合材料；/n(4)将所制纤维复合材料卷绕制成管体，以作为休闲仿生装备加工材料。/n

【技术特征摘要】
1.基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：
(1)将玄武岩纤维烘干至恒重，再加入硅烷偶联剂，加热处理；
(2)先将聚偏二氟乙烯和芥酸酰胺溶于有机溶剂中，得到溶液I；再将聚乙烯醇溶于去离子水中，并加入经上述处理的玄武岩纤维，分散均匀，得到溶液II；然后将溶液I和溶液II混合，超声波振荡，采用刮刀涂布成膜，烘烤，得到绝缘膜；
(3)先将所制绝缘膜平铺在碳纤维布上，再利用热压机进行热压复合，得到纤维复合材料；
(4)将所制纤维复合材料卷绕制成管体，以作为休闲仿生装备加工材料。


2.根据权利要求1所述的基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，其特征在于：所述玄武岩纤维、硅烷偶联剂的质量比为100:1-15。


3.根据权利要求1所述的基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。


4.根据权利要求1所述的基于高性能纤维复合材料休闲仿生装备的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宏，孔银强，孙振，
申请(专利权)人：安徽宏飞钓具有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34