本申请涉及碳纤维复合材料领域，具体公开了一种碳纤维复合材料及其拉丝工艺及应用。碳纤维复合材料包括碳纤维、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、氧化改性石墨烯、硅橡胶和助剂，所述氧化改性石墨烯由高锰酸钾对石墨烯进行氧化改性；其制备方法为：混合过程、预处理、挤出成型、拉丝。本申请的碳纤维复合材料可用于制作高尔夫球地垫，其具有解决现有高尔夫地垫材料易损坏的问题的优点。
【技术实现步骤摘要】
本申请涉及碳纤维复合材料领域，更具体地说，它涉及一种碳纤维复合材料及其拉丝工艺及应用。
技术介绍
1、高尔夫球地垫，又被称为高尔夫垫或草垫，是高尔夫球场中不可或缺的辅助工具。它主要用于保护草皮，防止高尔夫球陷入地面，为球员提供一个稳定的击球表面，并降低对草坪的损伤。高尔夫球地垫的材质对其性能和寿命有着至关重要的影响。
2、传统的高尔夫球地垫材料主要包括塑料、橡胶和毛毡等。然而，这些传统材料存在一些缺点。由于其较低的抗拉强度和耐磨性，这些材料容易受到外力的损坏。特别是在高尔夫球杆击球时，地垫材料会受到强大的作用力，这种冲击力很容易导致地垫材料的损坏，如刷丝断裂、脱落等。此外，传统地垫材料的抗紫外线性能较差，长时间暴露在阳光下容易老化，这不仅影响了其使用寿命，还可能使其性能下降。
3、因此，寻找更耐用、强度更高的新型地垫材料成为了迫切的需求，使得高尔夫地垫能够更好地承受高尔夫球杆的冲击力，提高地垫的使用寿命。
技术实现思路
1、为了提供一种强度更高的新型地垫材料，解决现有高尔夫地垫材料易损坏的问题，本申请提供一种碳纤维复合材料及其拉丝工艺及应用。
2、第一方面，本申请提供的一种碳纤维复合材料采用如下的技术方案：
3、一种碳纤维复合材料，按重量份计，包括碳纤维30-50份、环氧树脂10-20份、聚碳酸酯树脂20-30份、氧化改性石墨烯5-15份、硅橡胶5-15份和助剂1-10份，所述氧化改性石墨烯由高锰酸钾对石墨烯进行氧化改性。
>4、通过采用上述技术方案，采用碳纤维作为增强材料，可以显著提高地垫材料的抗拉强度和耐磨性，使其更加耐用并且不易受到外力损坏。碳纤维具有良好的吸能性能，可以有效吸收和分散高尔夫球杆击球时产生的冲击力，减少对地垫材料的冲击，从而降低地垫材料的损坏风险。添加氧化改性石墨烯可以改善地垫材料的抗紫外线性能，减少长时间暴露在阳光下导致的老化问题，延长地垫的使用寿命，并且保持较好的性能。通过控制不同组分的配比，结合环氧树脂、聚碳酸酯树脂和硅橡胶等材料的特点，该碳纤维复合材料能够兼具强度、耐磨性、抗紫外线和吸能等优异特性，使其成为一种理想的高尔夫球地垫材料，解决球杆与地垫接触时，产生的冲击和压力容易导致地垫刷丝损坏、断裂的问题。5、可选的，所述氧化改性石墨烯的制备方法为：
6、a1、在0℃环境下将石墨烯粉末、硝酸钠和浓硫酸按(5-7):3:1混合搅拌均匀，得到混合液；
7、a2、将高锰酸钾缓慢加入混合液中，高锰酸钾与石墨烯粉末的质量比为(1-3):5，搅拌均匀后得到反应液，将反应液升温至30-40℃并保温，反应6-8h，反应完成后反应液呈现深棕色且粘稠状，再加入与混合液质量相等的蒸馏水，升温至90-95℃并搅拌20-40min；
8、a3、降温至60-80℃，再将反应液中加入与混合液质量相等的蒸馏水以及占混合液质量10％-20％的双氧水，静置1-3h；
9、a4、将静置后的反应液进行离心分离，收集固体物质并采用去离子水清洗，再将固体物质进行冷冻干燥，即可得到氧化石墨烯。
10、通过采用上述技术方案，通过在低温环境下进行混合和反应，以及使用高锰酸钾作为氧化剂，可以有效提高氧化改性石墨烯的纯度。氧化改性石墨烯能够增加复合材料的稳定性，提高其抗变形和抗老化能力。这样，在长时间的使用中，刷丝仍能保持良好的性能和形状，不易断裂或变形。
11、可选的，所述碳纤维直径为5-10μm，长度为0.5-1.5mm。
12、通过采用上述技术方案，较小直径的碳纤维可以提供更高的强度和刚性。
13、可选的，所述环氧树脂为改性环氧树脂，所述改性环氧树脂的制备方法为：
14、b1、将环氧树脂和丙二醇单甲基醚放入容器中，丙二醇单甲基醚的添加质量为环氧树脂的50-70％，在100-120℃下搅拌30-50min；
15、b2、向容器中加入聚乙二醇胺和二乙二胺，聚乙二醇胺的添加量为环氧树脂质量的20-30％，二乙二胺的添加量为环氧树脂质量的1-5％，在110-130℃下反应4-6h，反应完成后得到改性环氧树脂。
16、通过采用上述技术方案，改性环氧树脂中的丙二醇单甲基醚和聚乙二醇胺等化学物质能够与碳纤维表面形成化学键或物理吸附，增强碳纤维与基体之间的相互作用力。这样可以有效防止纤维的脱层和断裂，并提高整体材料的强度。这样可以有效防止纤维脱层、断裂等问题，提高复合材料整体的强度和耐久性。改性环氧树脂的柔韧性可以提高材料的韧性和抗冲击能力。聚乙二醇胺和二乙二胺等添加剂具有分子链的弹性和延展性，使得材料能够更好地吸收和分散外部冲击力。
17、可选的，所述聚碳酸酯树脂为改性聚碳酸酯树脂，所述改性聚碳酸酯树脂的制备方法为：
18、将聚碳酸酯树脂和多异氰酸酯放入容器中，多异氰酸酯的添加量为聚碳酸酯树脂质量的0.5-2.5％，在220-240℃下反应3-6h，得到改性聚碳酸酯树脂。
19、通过采用上述技术方案，经过改性的聚碳酸酯树脂能够提供更高的强度和硬度，从而增强复合纤维的耐久性和稳定性。使用改性聚碳酸酯树脂制成的刷丝能够抵御化学品的侵蚀，保持其性能和形状的稳定。改性聚碳酸酯树脂通常具有较好的耐高温性能，能够在较高温度下保持稳定。
20、可选的，所述硅橡胶为γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。
21、可选的，所述助剂包括40-60％的聚酰胺酸酯和40％-60％的聚四氟乙烯。
22、第二方面，本申请提供一种碳纤维复合材料的拉丝工艺，采用如下的技术方案：一种碳纤维复合材料的拉丝工艺，包括以下步骤：
23、s1、混合过程：将环氧树脂、聚碳酸酯树脂和碳纤维进行混合，在混合器中进行，以确保各组分混合均匀；
24、s2、预处理过程：加入硅橡胶、氧化改性石墨烯和助剂在混合器中继续混合，并加热处理，温度为230-280℃；
25、s3、挤出成型：在挤出成型时，使用配有挤出机头的注塑机进行，挤压温度为280-320℃；
26、s4、拉丝：在拉丝工艺中，使用带有恒温装置的拉丝机进行，拉丝速度为0.1-0.5m/s，拉丝温度为250-300℃；拉丝完成后，将细丝状材料定长切割，制备刷毛。
27、通过采用上述技术方案，混合均匀使复合材料的成分均匀分散，预处理加热提高可塑性、粘接性和耐冲击性，挤出成型增强树脂和碳纤维的结合，以及拉丝工艺使碳纤维有序排列和形成细丝状。这些效果综合作用，使得刷丝材料具有更高的强度、耐磨性和稳定性，能够有效应对球杆与地垫刷丝接触时的冲击和压力，减少刷丝损坏和断裂的问题，提高地垫的使用寿命和性能。
28、第三方面，本申请提供一种碳纤维复合材料的应用，所述碳纤维复合材料用于制备高尔夫球地垫。
29、综上所述，本申请具有以下有益效果：
30、1、由于本申请通过控制碳纤维、环氧树脂、聚碳酸酯树脂、氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳纤维复合材料，其特征在于，按重量份计，包括碳纤维30-50份、环氧树脂10-20份、聚碳酸酯树脂20-30份、氧化改性石墨烯5-15份、硅橡胶5-15份和助剂1-10份，所述氧化改性石墨烯由高锰酸钾对石墨烯进行氧化改性。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述氧化改性石墨烯的制备方法为：
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述碳纤维直径为5-10μm，长度为0.5-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述环氧树脂为改性环氧树脂，所述改性环氧树脂的制备方法为：
5.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述聚碳酸酯树脂为改性聚碳酸酯树脂，所述改性聚碳酸酯树脂的制备方法为：
6.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述硅橡胶为γ-三氟丙基甲基聚硅氧烷。
7.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述助剂包括40-60%的聚酰胺酸酯和40%-60%的聚四氟乙烯。
8.一种如权利要求1-7任一所述的碳纤维复合材料的拉丝工艺，其特征在于：包括以下步骤：
9.一种如权利要求1所述的碳纤维复合材料的应用，其特征在于：所述碳纤维复合材料用于制备高尔夫球地垫。
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【技术特征摘要】
1.一种碳纤维复合材料，其特征在于，按重量份计，包括碳纤维30-50份、环氧树脂10-20份、聚碳酸酯树脂20-30份、氧化改性石墨烯5-15份、硅橡胶5-15份和助剂1-10份，所述氧化改性石墨烯由高锰酸钾对石墨烯进行氧化改性。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述氧化改性石墨烯的制备方法为：
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述碳纤维直径为5-10μm，长度为0.5-1.5mm。
4.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料，其特征在于：所述环氧树脂为改性环氧树脂，所述改性环氧树脂的制备方法为：
【专利技术属性】
技术研发人员：刘雪珍，王珉，刘雪平，
申请(专利权)人：广州傲群刷业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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