一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明专利技术所述碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料以蚕丝织物和碳纤维织物作为增强体，以PBS薄膜作为基体，所述增强体由下至上依次包括第一碳纤维织物层、第一蚕丝织物层、第二碳纤维织物层和第二蚕丝织物层，每层增强体均设置于每层基体之间。本发明专利技术所述的复合材料综合了碳纤维的刚性、蚕丝的韧性以及PBS的韧性，达到了刚韧平衡的效果，可应用于许多防冲击的材料中。可应用于许多防冲击的材料中。可应用于许多防冲击的材料中。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于复合材料
，尤其涉及一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]碳纤维增强树脂复合材料以其质轻、高强、高模以及耐疲劳的突出优势广泛应用于体育用品、汽车、建筑、航空航天和军事装备等领域，具有极大的发展潜能。随着材料科学的快速发展，对复合材料力学性能的要求越来越高，然而，碳纤维本身属于脆性材料，冲击性能差，这导致碳纤维增强复合材料的韧性降低，使其在许多方面的应用都受到了限制。因此，如何提高碳纤维增强复合材料的冲击性能，改善其韧性，以延长复合材料的使用寿命是目前急需解决的关键问题。目前，对碳纤维增强复合材料增韧的方法包括优化复合材料制备的成型工艺、表面改性碳纤维、改性树脂基体以及混杂纤维增韧等，其中，混杂纤维增韧是一种简单而高效的方法，许多研究人员采用芳纶和玻璃纤维混杂增韧碳纤维复合材料，特别地，专利技术专利CN 110845826A公开了一种基于天然蚕丝的抗冲击混杂纤维复合材料的制备方法，采用天然蚕丝作为增韧相来混杂碳纤维增强环氧树脂，然而环氧树脂韧性差，这导致复合材料韧性的提升受到限制。

技术实现思路

[0003]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中复合材料的韧性较差等问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料及其制备方法。以韧性优异的聚丁二酸丁二醇酯(PBS)热塑性树脂为基体，以蚕丝织物和碳纤维织物作为增强体，有效平衡了碳纤维的刚性和蚕丝的韧性。
[0005]本专利技术的第一个目的是提供一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料，所述碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料以蚕丝织物和碳纤维织物作为增强体，以PBS薄膜作为基体，所述增强体由下至上依次包括第一碳纤维织物层、第一蚕丝织物层、第二碳纤维织物层和第二蚕丝织物层，每层增强体均设置于每层基体之间。
[0006]在本专利技术的一个实施例中，所述碳纤维织物的质量百分数为18％
‑
20％，所述蚕丝织物的质量百分数为8％
‑
10％，所述PBS薄膜的质量百分比为70％
‑
74％。
[0007]在本专利技术的一个实施例中，所述碳纤维织物的编织方式为平纹编织，厚度为0.25mm
‑
0.28mm，面密度为200g/m2‑
300g/m2，经纬密度为(5
‑
7)
×
(5
‑
7)根/cm。
[0008]在本专利技术的一个实施例中，所述蚕丝织物的编织方式为平纹编织，厚度为0.2mm
‑
0.25mm，面密度为90g/m2‑
130g/m2，经纬密度为(50
‑
60)
×
(30
‑
40)根/cm。
[0009]本专利技术的第二个目的是提供一种所述的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料的制备方法，包括以下步骤，
[0010]S1、将碳纤维织物、蚕丝织物和PBS颗粒烘干备用；
[0011]S2、将PBS颗粒置于聚四氟乙烯膜之间，热压形成PBS薄膜；
[0012]S3、将两层碳纤维织物、两层蚕丝织物和五层PBS薄膜剪裁成合适尺寸，交叉平行铺叠，用聚四氟乙烯膜包裹后，热压形成所述的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料。
[0013]在本专利技术的一个实施例中，在S1中，所述蚕丝织物进行了脱胶处理。
[0014]在本专利技术的一个实施例中，在S1中，所述烘干的温度为60℃
‑
80℃，时间为7h
‑
8h。
[0015]在本专利技术的一个实施例中，在S2中，所述热压的温度为140℃
‑
150℃，时间为1min
‑
2min，压力为222psi
‑
444psi。
[0016]在本专利技术的一个实施例中，在S3中，所述交叉平行铺叠由下至上依次为第一PBS薄膜层、第一碳纤维织物层、第二PBS薄膜层、第一蚕丝织物层、第三PBS薄膜层、第二碳纤维织物层、第四PBS薄膜层、第二蚕丝织物层、第五PBS薄膜层。
[0017]在本专利技术的一个实施例中，在S3中，所述热压的温度为140℃
‑
150℃，时间为10min
‑
15min，压力为666psi
‑
888psi。
[0018]在本专利技术的一个实施例中，在S3中，所述尺寸不作特别限制，优选为150mm
×
150mm。
[0019]本专利技术的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0020]本专利技术所述的一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料制备工艺简易且高效，制备出的复合材料层合板性能稳定，且使用的蚕丝和PBS均为可生物降解材料，有利于减轻环境压力。本专利技术制备的复合材料综合了碳纤维的刚性、蚕丝的韧性以及PBS的韧性，达到了刚韧平衡的效果，可应用于许多防冲击的材料中。
附图说明
[0021]为了使本专利技术的内容更容易被清楚地理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明，其中：
[0022]图1为本专利技术的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料的结构示意图；
[0023]附图标记说明：1
‑
第一PBS薄膜层、2
‑
第一碳纤维织物层、3
‑
第二PBS薄膜层、4
‑
第一蚕丝织物层、5
‑
第三PBS薄膜层、6
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第二碳纤维织物层、7
‑
第四PBS薄膜层、8
‑
第二蚕丝织物层、9
‑
第五PBS薄膜层。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0025]在本专利技术中，除非另有说明，实施例和对比例中采用的碳纤维织物的编织方式为平纹编织，厚度为0.25mm
‑
0.28mm，面密度为200g/m2，经纬密度为5
×
5根/cm。
[0026]在本专利技术中，除非另有说明，实施例和对比例中采用的蚕丝织物的编织方式为平纹编织，厚度为0.2mm
‑
0.25mm，面密度为97g/m2，经纬密度为57
×
32根/cm。
[0027]在本专利技术中，除非另有说明，实施例和对比例中采用的碳纤维织物的质量百分比为18.2％，蚕丝织物的质量百分比为8.8％，PBS薄膜的质量百分比为73.0％。
[0028]实施例1
[0029]本实施例的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0030](1)将脱胶后的蚕丝织物和PBS颗粒烘干备用，烘干温度为80℃，烘干时长为8h；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料，其特征在于，所述碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料以蚕丝织物和碳纤维织物作为增强体，以PBS薄膜作为基体，所述增强体由下至上依次包括第一碳纤维织物层、第一蚕丝织物层、第二碳纤维织物层和第二蚕丝织物层，每层增强体均设置于每层基体之间。2.根据权利要求1所述的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料，其特征在于，所述碳纤维织物的质量百分数为18％
‑
20％，所述蚕丝织物的质量百分数为8％
‑
10％，所述PBS薄膜的质量百分比为70％
‑
74％。3.根据权利要求1所述的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料，其特征在于，所述碳纤维织物的编织方式为平纹编织，厚度为0.25mm
‑
0.28mm，面密度为200g/m2‑
300g/m2，经纬密度为(5
‑
7)
×
(5
‑
7)根/cm。4.根据权利要求1所述的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料，其特征在于，所述蚕丝织物的编织方式为平纹编织，厚度为0.2mm
‑
0.25mm，面密度为90g/m2‑
130g/m2，经纬密度为(50
‑
60)
×
(30
‑
40)根/cm。5.权利要求1
‑
4任一项所述的碳纤维/蚕丝增强PBS复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，S1、将碳纤维织...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萍，邹婷，张岩，李媛媛，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：