一种碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维/环氧树脂复合材料，包括：由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂、使液态环氧树脂交联固化的固化剂、有机磷类阻燃剂、碳纤维。该碳纤维/环氧树脂复合材料采用有机磷类阻燃剂作为阻燃剂，该阻燃剂的分解产物以及阻燃环氧树脂的燃烧产物中腐蚀性物质、有毒物较少，大大降低了对于环境的二次污染。有机膦系阻燃剂可溶性强，比较容易分散于环氧树脂中。在碳纤维/环氧树脂复合材料中，有机磷类阻燃剂作为阻燃剂的用量少，阻燃效果好。该碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法简单，易于大量生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属复合材料领域，特别涉及。
技术介绍
纤维增强复合材料具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性，使其在军用和民用领域得到了日益广泛的应用，特别是航天航空领域。目前，纤维增强复合材料在汽车领域的应用也引起了很大的关注，特别是碳纤维/环氧树脂复合材料。碳纤维/环氧树脂复合材料是一种高强度复合材料，主要作为增强材料的碳纤维和作为基体材料的环氧树脂组成，在众多轻量化材料中具有较高的比强度、比模量，轻量化效果十分明显的优点。随着人们消防安全意识的提高，对于复合材料阻燃性能的要求也越来越高。很多复合材料中的主要组分为环氧树脂，但是对于环氧树脂而言，易燃烧的特性限制了其在很多领域的应用。因此，研制高性能阻燃碳纤维增强环氧树脂复合材料具有重要的意义。但是以往的碳纤维/环氧树脂复合材料中的阻燃剂均为含卤阻燃剂，当碳纤维/环氧树脂复合材料燃烧后，会产生大量的烟雾和有毒的腐蚀性卤化氢气体，从而对环境造成二次危害。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供， 该复合材料中的阻燃剂的分解产物以及阻燃环氧树脂的燃烧产物中腐蚀性物质、有毒物较少，大大降低了对于环境的二次污染，且阻燃效果好。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是提供一种碳纤维/环氧树脂复合材料，其包括:由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂、使液态环氧树脂交联固化的固化剂、有机磷类阻燃剂、碳纤维。优选的是，所述液态环氧树脂在25°C时的粘度为IOOcps 5000cps。优选的是，所述有机磷类阻燃剂包括磷酸酯、缩聚磷酸酯、氧化膦和磷杂环化合物中的一种或者几种混合物。优选的是，所述碳纤维包括3K、6K、12K、24K、48K的平纹或者斜纹碳纤维布、或者单向碳纤维无纟韦布中的任意一种。优选的是，所述的碳纤维/环氧树脂复合材料包括:100质量份的由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂、10 40质量份的使液态环氧树脂交联固化的固化剂。优选的是，所述有机磷类阻燃剂的质量为由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂和使液态环氧树脂交联固化的固化剂的质量之和的5% 25%、所述碳纤维的质量为由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂质量的60% 70%。本专利技术还提供上述的碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤:(I)将有机磷类阻燃剂与液态环氧树脂混合；(2)加入使液态环氧树脂交联固化的固化剂；(3)采用复合材料成型工艺，通过使用碳纤维及上述混合物，在液态环氧树脂交联固化形成固态环氧树脂后，制备得到碳纤维/环氧树脂复合材料。优选的是，所述步骤(I)中的混合物搅拌0.5 2小时，再在40°C 60°C的温度下放置I 3小时；和/或所述步骤(2)中的混合物搅拌10 30分钟。优选的是，当所述液态环氧树脂在25°C时的粘度不小于500cps时，在所述步骤(O中，还需要加入稀释剂，其中，所述液态环氧树脂为100质量份，所述固化剂为10 40质量份，所述稀释剂为O 15质量份。优选的是，所述稀释剂为丙酮、乙醇、醋酸乙酯、二甲基甲酰胺中的任意一种或几种。优选的是，所述复合材料成型工艺为手糊成型工艺、真空袋压成型工艺、树脂转移模塑成型工艺中的任意一种。本专利技术中的碳纤维/环氧树脂复合材料采用有机磷类阻燃剂作为阻燃剂，该阻燃剂的分解产物以及阻燃环氧树脂的燃烧产物中腐蚀性物质、有毒物较少，大大降低了对于环境的二次污染。有机膦系阻燃剂可溶性强，比较容易分散于环氧树脂中。在碳纤维/环氧树脂复合材料中，有机磷类阻燃剂作为阻燃剂的用量少，阻燃效果好。该碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法简单，易于大量生产。附图说明 图1是本专利技术中的实施例1 3、对比例I中制备的碳纤维/环氧树脂复合材料的总热释放量曲线图。具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。在以下各实施例中，在制备碳纤维/环氧树脂复合材料时，在采用复合材料成型工艺中，使用钢化玻璃作为刚性单面模具，该钢化玻璃的处理过程为:将钢化玻璃表面用清洁剂清理干净后，再用脱模剂涂覆三次，每次涂覆中间间隔为20分钟，得到待用的钢化玻璃。由于钢化玻璃的处理过程为已知的，故在实施例中不再对其进行详细描述。当然，在制备碳纤维/环氧树脂复合材料时，也可以使用其它模具，这里不再一一赘述。实施例1本实施例提供一种制备碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤:(I)将6.5质量份的阻燃剂间二苯酚双(二苯基磷酸酯)(简称RDP)加入到100质量份的液态环氧树脂(DOW Voraforce TF301Epoxy Resin)中，然后加入12质量份的稀释剂乙醇中，搅拌I小时后，再放置于40 V的烘箱中I小时。其中，液态环氧树脂(DOW VoraforceTF30IEpoxy Resin)在 25°C时的粘度为 llOOcps。(2)从烘箱中取出阻燃剂间二苯酚双(二苯基磷酸酯)和液态环氧树脂(DOWVoraforce TF301Epoxy Resin)的混合物，再向其中加入30质量份的固化剂(DOWVoraforce TF350Hardener)，搅拌5分钟。其中，步骤(I)中的阻燃剂间二苯酚双(二苯基磷酸酯)的质量为液态环氧树脂(DOW Voraforce TF301Epoxy Resin)和固化剂(DOWVoraforce TF350Hardener)质量和的5%。本实施例中液态环氧树脂的质量与其交联固化后形成的环氧树脂的质量相同。(3)在上述处理好的待用的钢化玻璃作为刚性单面模具，采用手糊成型工艺制备含8层12K的平纹碳纤维的复合材料层压板，所述板的长度和宽度分别为60cm和40cm，在室温下固化24小时，得到碳纤维/环氧树脂复合材料，其中，8层12K的平纹碳纤维的质量为固态环氧树脂的质量的60%。碳纤维在该碳纤维/环氧树脂复合材料中大大增强了复合材料的强度。本实施例中的碳纤维/环氧树脂复合材料采用间二苯酚双(二苯基磷酸酯)作为阻燃剂，该阻燃剂的分解产物以及阻燃环氧树脂的燃烧产物中腐蚀性物质、有毒物较少，大大降低了对于环境的二次污染。间二苯酚双(二苯基磷酸酯)可溶性强，比较容易分散于环氧树脂中。在碳纤维/环氧树脂复合材料中，间二苯酚双(二苯基磷酸酯)作为阻燃剂的用量少，阻燃效果好。该碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法简单，易于大量生产。对比例I 本对比例提供一种制备碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤:(I)将 100 质量份的液态环氧树脂(DOW Voraforce TF301Epoxy Resin)加入 12质量份的稀释剂乙醇中，搅拌I小时后，再放置于40°C的烘箱中I小时。其中，液态环氧树脂(DOW Voraforce TF30IEpoxy Resin)在 25°C时的粘度为 llOOcps。(2)从烘箱中取出液态环氧树脂(DOW Voraforce TF301Epoxy Resin)的混合物，再向其中加入30质量份的固化剂(DOW Voraforce TF350Hardener)，搅拌5分钟。本实施例中液态环氧树脂的质量与其交联固化后形成的环氧树脂的质量相同。(3)在上述处理好的待用的钢化玻璃作为刚性单本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，包括：由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂、使液态环氧树脂交联固化的固化剂、有机磷类阻燃剂、碳纤维。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，包括:由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂、使液态环氧树脂交联固化的固化剂、有机磷类阻燃剂、碳纤维。2.根据权利要求1所述的碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述有机磷类阻燃剂包括磷酸酯、缩聚磷酸酯、氧化膦和磷杂环化合物中的一种或者几种混合物。3.根据权利要求1或2所述的碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述液态环氧树脂在25°C时的粘度为100cps 5000cps。4.根据权利要求1或2所述的碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述碳纤维包括3K、6K、12K、24K、48K的平纹或者斜纹碳纤维布、或者单向碳纤维无纬布中的任意一种。5.根据权利要求1或2所述的碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，包括:100质量份的由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂、10 40质量份的使液态环氧树脂交联固化的固化剂。6.根据权利要求5所述的碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述有机磷类阻燃剂的质量为由液态环氧树脂交联固化后形成的固态环氧树脂和使液态环氧树脂交联固化的固化剂的质量之和的5% 25%，所述碳纤维的质量为由液态...

【专利技术属性】
技术研发人员：宣善勇，李进，张静，唐少俊，方舟，
申请(专利权)人：奇瑞汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：