【CN109912934A】一种木质素环氧树脂碳纤维增强复合材料【专利】
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
摘要
碳纤维环氧树脂复合材料具有轻质、高强度和优异的力学性能,被广泛应用于
航空航天、汽车和能源等领域。本文旨在研究碳纤维环氧树脂复合材料的制备方法以及其性能研究。首先介绍了碳纤维和环氧树脂的基本概念,然后阐述了碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺,包括预浸料制备、成型工艺和固化过程。接着,对碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能、热性能和耐腐蚀性进行了研究,分析了其影响因素和优缺点。最后,对碳纤维环氧树脂复合材料的未来发展进行了展望。
1. 碳纤维和环氧树脂的基本概念
1.1 碳纤维
碳纤维是由碳元素为主要成分的纤维材料,具有轻质、高强度和高模量的特点。其制备过程包括原料选择、纤维拉伸、炭化和后处理等步骤。
1.2 环氧树脂
环氧树脂是一种具有交联结构的聚合物材料,具有优异的机械性能和化学稳定性。其制备过程包括单体合成、聚合和固化等步骤。
2. 碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺
2.1 预浸料制备
预浸料是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。其制备过程包括树脂
调制、纤维浸润和固化等步骤。
2.2 成型工艺
成型工艺是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。常见的成型工艺包
括手工层叠、自动化层叠和压缩成型等方法。
2.3 固化过程
固化过程是碳纤维环氧树脂复合材料制备的关键步骤之一。常见的固化方法包
括热固化和光固化等。
3. 碳纤维环氧树脂复合材料的性能研究
3.1 力学性能
碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能受到纤维取向、纤维体积分数和树脂固化度等因素的影响。常见的力学性能包括强度、弹性模量和断裂韧性等。
碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究
碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究
碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究
摘要:
碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有出色的力学性能和优异的耐腐蚀性能,因此在许多领域广泛应用。本研究使用真空浸渍工艺制备了碳纤维增强环氧树脂基复合材料,并对其力学性能进行了详细研究。结果表明,制备过程中的浸渍时间、浸渍压力和固化温度对复合材料的力学性能有显著影响。
1. 引言
碳纤维增强环氧树脂基复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。其具有轻质、高强度、高模量、优异的耐腐蚀性能等特点,因此在替代传统金属材料方面具有巨大潜力。本研究旨在通过真空浸渍工艺制备碳纤维增强环氧树脂基复合材料,并对其力学性能进行评估和分析。
2. 实验方法
2.1 材料准备
碳纤维和环氧树脂材料被选作本实验的主要原料。碳纤维具有优良的力学性能和导电性能,是制备复合材料的理想选择。环氧树脂具有良好的粘接性能和化学稳定性,可以作为基体材料。同时,活性固化剂和助剂用于提高复合材料的性能。
2.2 制备过程
(1)将环氧树脂均匀涂布在碳纤维上;
(2)将涂布好的碳纤维经过真空排气处理;
(3)将预处理好的碳纤维进行真空浸渍;
(4)浸渍后的碳纤维进行固化过程。
2.3 力学性能测试
采用传统的拉伸试验和冲击试验评估复合材料的力学性能。拉伸试验用于评估复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂应变,冲击试验用于评估复合材料的冲击强度。
3. 结果与讨论
3.1 浸渍时间
通过改变浸渍时间,研究了浸渍时间对复合材料力学性能的影响。结果表明,随着浸渍时间的增加,复合材料的拉伸强度和弹性模量呈增加趋势,但当浸渍时间过长时,力学性能开始下降。这是由于过长的浸渍时间导致材料内部产生孔隙和缺陷。 3.2 浸渍压力
碳纤维增强木质素基酚醛树脂复合材料的制备及其性能
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曲性能测试时形成的裂缝的微观形貌进行观察与 分析。
2 结果与讨论 2.1 EHL酚化处理分析
木质素分子中存在大量环状共轭体系,对紫 外光具有强烈吸收。从图1a可以看出:EHL的紫 外光区最大吸收峰在290 nm,主要归结于EHL中
䚆ࡂݹ 80 č 90 č 100 č
非结合酚结构的特征吸收峰。当酚化温度从80 ℃ 增加到90 ℃,特征峰高度明显增大,说明EHL的 酚羟基含量提高;但当酚化温度为100 ℃时,木质 素间的缩合反而导致酚羟基含量降低。从图1b和 图1c可以看出:随着酚化时间和碱用量的增加, 特 征 吸 收 峰 高 度 存 在 先 增 大 后 减 小 的 趋 势。因 此,对EHL进行酚化处理的最佳实验条件:温度 为90 ℃,时间90 min,碱用量为4%(w)。
ZG-50T型压片机,东莞市正工机电设备科技 有限公司;UV-2700型紫外光谱仪,日本岛津公 司;Nicolet iS50型傅里叶变换红外光谱仪,美国赛 默飞世尔科技公司;Instron 3367型电子万能试验 机,美国英斯特朗公司;VHX-7000型数码显微系 统,日本基恩士公司。 1.3 试样制备 1.3.1 EHL的碱催化酚化
弯曲性能和层间剪切强度分别按GB/T 1449—2005和GB/T 30969—2014测试。试样尺寸 为80 mm×20 mm×2 mm,跨距为48 mm,测试速 度分别为1,5 mm/min。
碳纤维复合材料[发明专利]
专利名称:碳纤维复合材料
专利类型:发明专利
发明人:大薮淳
申请号:CN201580001074.X 申请日:20150420
公开号:CN105324233A
公开日:
20160210
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:将多孔质预浸料(21)配置在碳纤维预浸料(11、13)之间而使碳纤维复合材料(10)的表面由碳纤维预浸料(11、13)构成,在碳纤维复合材料(10)的至少一侧的表面上形成有凹部(101、103)和凸部中的至少一者,与无凹部和凸部的一般部(111)相比,在凹部(101、103)处多孔质预浸料(21)的厚度减小,从而碳纤维复合材料(10)的厚度减小,在凸部处多孔质预浸料的厚度增大,从而碳纤维复合材料的厚度增大。
申请人:井上株式会社
地址:日本爱知县名古屋市
国籍:JP
代理机构:中原信达知识产权代理有限责任公司
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碳纤维增强树脂基复合材料
碳纤维增强树脂基复合材料
碳纤维增强树脂基复合材料是一种具有高强度、高模量、耐腐蚀性和轻质化等
优良性能的新型材料,广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。本文将对碳纤维增强树脂基复合材料的制备工艺、性能特点及应用前景进行介绍。
首先,碳纤维增强树脂基复合材料的制备工艺包括原材料选取、预处理、成型、固化等多个环节。在原材料选取方面,需要选择优质的碳纤维和树脂,并对其进行表面处理以提高其界面粘合性。在成型过程中,可以采用手工层叠、自动纺织、注塑成型等方法,根据不同的产品要求进行选择。固化工艺则是利用热固化或者光固化技术,使得树脂基复合材料达到预期的性能指标。
其次,碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的性能特点。首先是高强度和高模量,碳纤维本身具有很高的强度和模量,与树脂复合后可以进一步提高材料的整体性能。其次是耐腐蚀性,碳纤维不易受到化学腐蚀,使得复合材料在恶劣环境下依然能够保持稳定的性能。此外,碳纤维增强树脂基复合材料还具有轻质化的特点,可以大幅减轻产品重量,提高使用效率。
最后,碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域
有着广阔的应用前景。在航空航天领域,碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造飞机机身、发动机零部件等,以提高飞行器的整体性能。在汽车领域,该材料可以用于制造车身结构、悬挂系统等,以提高汽车的安全性和燃油经济性。在船舶领域,碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造船体、桅杆等,以提高船舶的耐久性和航行性能。在体育器材领域,该材料可以用于制造高性能的运动器材,如高尔夫球杆、网球拍等,以提高运动员的比赛水平。
改性碳纤维增强环氧树脂基复合棒材[发明专利]
专利名称:改性碳纤维增强环氧树脂基复合棒材专利类型:发明专利
发明人:吴国栋,吴法男
申请号:CN201019026060.X
申请日:20100204
公开号:CN102146195A
公开日:
20110810
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种改性碳纤维增强环氧树脂基复合棒材,有内外两层,内层由表面改性碳纤维和固化环氧树脂构成,外层由表面改性玻璃纤维和固化环氧树脂构成,碳纤维和玻璃纤维沿轴向平行排列,均匀分布于固化环氧树脂中。制备方法:先对碳纤维和玻璃纤维进行表面处理,然后通过一个装有环氧树脂和加工助剂的浸渍槽,使环氧树脂组合物均匀分布于纤维表面和纤维之间,最后纤维束被引入到圆柱型模具中,在90-150℃下进行预固化,然后在150-250℃的高温下加热固化,得到产品。本发明具有具有能耗低、重量轻、密度小、抗拉强度大、弧垂性能好、热稳定性好等优点。
申请人:苏州国宇碳纤维科技有限公司
地址:215000 江苏省苏州市吴中区胥口镇东欣路时进路交界处
国籍:CN
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碳纤维环氧树脂复合材料
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性能、轻质、高强度的材料,具有广泛的应
用前景。它由碳纤维和环氧树脂组成,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。下面将就碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺、性能特点和应用前景进行介绍。
首先,碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺包括预浸料制备、层叠成型、固化
成型等步骤。在预浸料制备中,需要将碳纤维与环氧树脂进行预浸,使得碳纤维充分浸润于环氧树脂中,以提高复合材料的力学性能。在层叠成型过程中,需要将预浸料层叠成型,使得碳纤维的取向和层间结构得以优化。最后,在固化成型过程中,需要对层叠好的预浸料进行固化处理,以形成最终的碳纤维环氧树脂复合材料。
其次,碳纤维环氧树脂复合材料具有优异的性能特点。首先,它具有高强度和
高模量,能够满足高强度、高刚度的要求。其次,它具有优异的耐腐蚀性能和耐磨损性能,能够在恶劣环境下长期稳定工作。此外,碳纤维环氧树脂复合材料还具有良好的耐高温性能和耐疲劳性能,能够满足高温、高载荷下的工作要求。
最后,碳纤维环氧树脂复合材料具有广泛的应用前景。在航空航天领域,它可
以用于制造飞机、航天器的结构件,以减轻重量、提高飞行性能。在汽车领域,它可以用于制造汽车车身、底盘等部件,以提高汽车的安全性和燃油经济性。在建筑领域,它可以用于制造建筑结构件,以提高建筑的抗震性能和耐久性。在体育器材领域,它可以用于制造运动器材,如高尔夫球杆、网球拍等,以提高器材的性能和使用寿命。
综上所述,碳纤维环氧树脂复合材料具有制备工艺简单、性能优异、应用前景
碳纤维环氧树脂复合材料的制备及性能研究
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碳纤维的原始形貌照片
氧化后碳纤维的形貌照片
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改性碳纤维含量对碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的 影响
图5 改性碳纤维含量对改性碳纤维/环氧树脂材料抗 压强 度的影响
图6 改性碳纤维含量对改性碳纤维/环氧树脂 材料抗弯强度的影响
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偶联剂含量对环氧树脂复合材料力学性能的影响
图7 偶联剂含量对抗压强度的影响
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(3)纯环氧树脂材料在120℃发生变形,在220℃变形量达到0.85%,改性碳纤维/ 环氧树脂复合材料在160℃未发生明显变形,在220℃变形量仅为0.58%,这表明改 性碳纤维/环氧树脂复合材料的高温尺寸稳定性好。 (4)摩擦磨损实验表明:随着摩擦时间和外加载荷的增加,所有环氧树脂及其复合 材料的磨损量都增加。在加载为20 N,摩擦60 min后,纯环氧树脂的磨损量是10.3 mg,碳纤维/环氧树脂的磨损量是6.2 mg,改性碳纤维/环氧树脂的磨损量是2.7 mg。 这表明在相同载荷下,改性碳纤维/环氧树脂复合材料具有最小的质量损失,其耐磨 性最好。
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致谢
感谢各位老师在百忙之中抽出时间对我的毕业设计进行答辩,您们 辛苦了!
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碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及性能 研究
班级:材料141 姓名:刘树宣 专业:材料科学与工程 指导教师:于景媛
碳纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究
2。1 固化过程的热分析 由反应所放出的热量来推测化学变化的方法是
分析热固性聚合物化学反应动力学的普遍方法【2。31。 本文采用DSC法研究了WBS一3树脂固化体系在不 同升温速率时的放热曲线,如图l所示。由图1可得
20
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到固化体系在不同升温速率时的固化放热峰的起始 温度瓦、峰顶温度瓦、峰终温度乃和反应热AH。
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Fig.3
时间/Il
图3室温时黏度一时间曲线
Viscosity vs time curve at room temperature
分离等结构变化都与分子运动状态的变化密切相 关,而分子运动的变化又能在动态力学性能上灵敏 地反映出来阁,故DMA是研究高分子结构变化、分 子运动和性能的有效手段,不仅能反映出材料在强 迫振动下储存模量E、储能模量E’和损耗因子tan艿 等随温度的变化情况,而且还可用于测试材料的瓦 及高温力学性能。
铸和缠绕等低成本制造工艺】,并对其力学性能、耐 热性和耐水性等性能进行了研究。
1实验部分
1.1 实验原料 WBS一3环氧树脂,无锡树脂厂;T一700S碳纤维
单向布,南京玻纤研究院。
1.2实验仪器 NDJ一79型旋转式黏度计,上海昌吉地质仪器有
限公司;2910型差示扫描量热分析仪,美国TA Instruments公司;CMT型万能实验机、ZBC-4型冲 击实验机,深圳新三思材料检测有限公司;S一570型 扫描电子显微镜(SEM),日立公司;Q800型动态力 学分析(DMA)仪,美国TA公司。
碳纤维增强材料
碳纤维增强材料
碳纤维增强材料是一种高性能复合材料,由碳纤维和树脂基体
组成。它具有高强度、高模量、轻质、耐腐蚀和耐磨损等优异特性,因此在航空航天、汽车工业、体育器材和建筑等领域得到广泛应用。
碳纤维是一种由碳原子构成的纤维材料,具有极高的强度和刚度。它的直径通常在5-10微米之间,比钢铁还要细小。碳纤维可以
通过化学气相沉积、聚丙烯腈纤维炭化和石墨化等工艺制备而成。
在制备碳纤维增强材料时,碳纤维通常以单根或束状形式进行编织、缠绕或层叠,然后与树脂基体进行浸渍和固化,形成复合材料。
树脂基体通常采用环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂或聚酰亚胺
树脂等。这些树脂具有良好的粘接性能和成型性能,能够与碳纤维
形成良好的结合,从而提高复合材料的力学性能和耐久性。
碳纤维增强材料具有许多优异的性能。首先,它具有极高的强
度和刚度,比重量相同的金属材料要轻很多。其次,它具有良好的
耐腐蚀性能,能够在恶劣的环境下长期使用。此外,碳纤维增强材
料还具有良好的疲劳性能和耐磨损性能,能够在长期使用过程中保
持稳定的性能。
在航空航天领域,碳纤维增强材料被广泛应用于飞机机翼、机身、尾翼和发动机罩等部件,能够显著减轻飞机的重量,提高飞行性能和燃油经济性。在汽车工业领域,碳纤维增强材料被应用于车身、底盘和发动机部件,能够提高汽车的安全性能和燃油经济性。在体育器材领域,碳纤维增强材料被应用于高尔夫球杆、网球拍和自行车等器材,能够提高器材的性能和使用寿命。在建筑领域,碳纤维增强材料被应用于桥梁、楼梯和地板等结构件,能够提高建筑的抗震性能和耐久性。
增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂
增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂
增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂在复合材料领域中起着重要的作用。复合材料由于其具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀和耐高温等优异性能而被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等许多领域。而复合材料的性能取决于树脂基体与纤维的界面结合强度,因此增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂的研发对于进一步提高复合材料的性能具有重要意义。
增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂主要包括胶粘剂、表面处理剂和界面活性剂等。胶粘剂是一种能够增强环氧树脂与碳纤维之间的结合力的物质。常见的胶粘剂有环氧树脂胶水和聚氨酯胶水等。这些胶粘剂能够填充碳纤维与环氧树脂之间的微小间隙,提供更好的结合接触面积,从而提高界面结合强度。
表面处理剂是一种能够改善碳纤维表面性能的物质。碳纤维表面具有很高的化学活性,易与氧、水等物质发生反应,形成氧化层和羟基。表面处理剂能够与碳纤维表面的氧化层和羟基发生化学反应,形成化学键,增加碳纤维表面的亲水性和活性,从而提高碳纤维与环氧树脂的黏附性。
界面活性剂是一种能够降低碳纤维表面能量的物质。碳纤维表面能量高、导致界面能量不匹配,导致界面剪切强度低。界面活性剂能够与碳纤维表面形成分子结构,形成分子间力,使界面能量降低,增加界面粘接强度。
增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂在应用中需要根据具体的复合材料系统进行选择。根据不同的复合材料系统,选择合
适的助剂能够获得更好的界面结合性能。同时,增强环氧树脂与碳纤维界面的结合性能还受到多种因素的影响,如碳纤维表面形态、纤维预处理等。因此,在选择助剂的同时,还需要综合考虑其他因素。
碳纤维增强聚合物复合材料
碳纤维增强聚合物复合材料
碳纤维增强聚合物复合材料是一种高性能工程材料,由碳纤维和树脂基质构成。碳纤维是一种高强度、高模量的纤维材料,主要由碳元素组成,具有优异的机械性能和耐腐蚀性能。与传统的金属材料相比,碳纤维具有更轻的重量和更高的强度,因此在航空航天、汽车制造、体育器材等领域得到广泛应用。
碳纤维增强聚合物复合材料的制备过程主要包括预浸料制备、层叠成型和固化
三个步骤。首先,将碳纤维预先浸渍在树脂基质中,形成预浸料。然后按照设计要求将预浸料层叠在一起,并施加压力和温度使树脂基质固化,最终形成具有特定结构和性能的复合材料。
碳纤维增强聚合物复合材料具有许多优异的特性,如高比强度、高比模量、优
异的抗疲劳性能和耐腐蚀性能。在航空航天领域,碳纤维复合材料被广泛应用于机身、机翼等部件上,可以降低飞机的重量,提高飞机的燃油效率和飞行性能。在汽车制造领域,碳纤维复合材料被用于制造车身和车轮等部件,可以降低汽车的燃油消耗和减少尾气排放。
然而,碳纤维增强聚合物复合材料也面临一些挑战,如制造成本高、回收利用
困难等问题。随着制造技术的不断进步和成本的逐渐降低,碳纤维复合材料的应用范围将进一步扩大,为各个领域带来更多的创新和发展机遇。
总的来说,碳纤维增强聚合物复合材料作为一种高性能工程材料,具有广阔的
应用前景和发展空间。随着科研人员对该材料性能的深入研究和制造工艺的不断改进,相信碳纤维复合材料将在未来的工程领域中发挥越来越重要的作用。
一种碳纤维增强复合材料及其制备方法[发明专利]
专利名称:一种碳纤维增强复合材料及其制备方法专利类型:发明专利
发明人:徐祝方
申请号:CN201710986709.7
申请日:20171020
公开号:CN109694567A
公开日:
20190430
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种碳纤维增强复合材料及其制备方法,其特征在于:将聚酰胺树脂、二氧化硅、硬脂酸钙、纳米羟基磷灰石、多元醇苯甲酸酯、聚乙烯、抗氧剂、偶联剂、增塑剂为原料混合,并压制成混合片,然后将碳纤维覆在混合片外表面上,放入模具进行压制,制得碳纤维增强复合材料。本发明通过聚酰胺树脂、二氧化硅、硬脂酸钙、纳米羟基磷灰石、多元醇苯甲酸酯、聚乙烯、抗氧剂、偶联剂、增塑剂为原料混合制成的混合物对碳纤维进行了增强,材料的力学性能有所增加,获得良好的可加工性和生物活性。
申请人:丹阳丹金航空材料科技有限公司
地址:212300 江苏省镇江市丹阳市新巷村
国籍:CN
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碳纤维增强复合材料用环氧树脂研究进展
碳纤维增强复合材料用环氧树脂研究进展
摘要:综述了环氧树脂的合成方法、固化方法以及改性的研究现状以及理论知
识,介绍了碳纤维增强环氧树脂复合材料的生产和性能,重点讲述了环氧树脂的改性方法。
关键词:环氧树脂;碳纤维;复合材料;改性
碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量、综合性能优异的新型纤维材料,其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维作为一种高性能纤维,具有高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、抗蠕变、耐辐射、耐疲劳、导电、传热和热膨胀系数小等诸多优异性能。此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1]。碳纤维既可用作结构材料来承载负荷,又可用作功能材料。因此在国内外碳纤维及其复合材料近几年的发展都十分迅速。碳纤维的制备是有机纤维进行碳化的过程,在惰性气体中将含碳的有机物加热到3000℃左右,非碳元素脱离,碳元素含量逐步增大并最终形成碳纤维。其典型的宏观结构如图1所示。
图1 碳纤维的宏观结构
a 整体效果
b 局部效果
1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷合成了树脂状产物,1909年俄国化
学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物,在19世纪末20世纪初的这两个重大发现揭开了环氧树脂走向世界的帷幕。环氧树脂是一类重要的热固性树脂,是聚合物复合材料中应用最广泛的基体树脂。环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能,以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点,在胶粘剂、电子仪表、轻工、建筑、机械、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料及先进复合材料等领域得到广泛应用[2]。我国环氧树脂的研制开始于1956年,在上海、
一种仿生碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法[发明专利]
专利名称:一种仿生碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法专利类型:发明专利
发明人:梁云虹,庹智伟,赵骞,林兆华,韩志武
申请号:CN202110526733.9
申请日:20210514
公开号:CN113278259B
公开日:
20220128
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种仿生碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法,包括以具有良好力学性能的碳纤维增强环氧树脂复合材料为材料基础,通过液相氧化,制备出表面润湿性良好的短切碳纤维,通过层层刮涂的方法并结合相应的仿生结构设计,制备出了具有比常规碳纤维增强环氧树脂复合材料更高抗拉强度和冲击韧性的仿生复合材料,实现了复合材料的高力学性能,与纯环氧树脂基体和同含量碳纤维增强环氧树脂复合材料相比,仿生复合材料的抗拉强度和冲击韧性得到进一步的提高;本发明所制备的仿生碳纤维增强环氧树脂复合材料具有高力学性能,制造简单高效的优点,为设计和制备高性能的纤维增强树脂复合材料提供了行之有效的新思路。
申请人:吉林大学
地址:130012 吉林省长春市前进大街2699号
国籍:CN
代理机构:长春市四环专利事务所(普通合伙)
代理人:张冉昕
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910258445.2
(22)申请日 2019.04.01
(71)申请人 上海汉禾生物新材料科技有限公司
地址 201114 上海市闵行区陈行公路2388
号21幢202室
申请人 山西舜质新材料科技有限公司
(72)发明人 谢卓 方品文 贾杨杰
(74)专利代理机构 北京领科知识产权代理事务
所(特殊普通合伙) 11690
代理人 艾变开
(51)Int.Cl.
C08L 63/00(2006.01)
C08J 5/04(2006.01)
C08G 59/02(2006.01)
C08G 59/22(2006.01)
C08G 59/42(2006.01)
(54)发明名称
一种木质素环氧树脂/碳纤维增强复合材料
(57)摘要
本发明提供了一种木质素环氧树脂/碳纤维
增强复合材料,其通过木质素环氧树脂和碳纤维
材料交联固化得到,采用了特定的酶解木质素环
氧树脂去增强碳纤维材料,在碳纤维材料用量相
同的情况下,所得复合材料的强度和韧性皆显著
优于使用常规双酚A型环氧树脂的数据;而在碳
纤维用量减少16.7%的情况下,所得复合材料的
强度仍能高于普通双酚A类环氧树脂/碳纤维复
合材料的水平,并且没有对复合材料其它性能带
来不利影响,不仅降低了碳纤维复合材料的成
本,而且原料更环保,非常适合工业生产和商业
推广。权利要求书2页 说明书8页CN 109912934 A 2019.06.21
C N 109912934
A
1.一种木质素环氧树脂/碳纤维增强复合材料,其包含通过木质素环氧树脂和碳纤维材料交联固化得到的碳纤维复合材料。
2.如权利要求1所述的复合材料,其特征在于,所述木质素环氧树脂是以酶解木质素、多元醇、二酸酸酐和环氧稀释剂为原料通过缩合反应得到的高分子聚合物,优选,其粘度为9000~11000(mPa),环氧值为0.41~0.43(eq/100g)。
3.如权利要求2所述的复合材料,其特征在于,所述木质素环氧树脂是由包括以下重量份的原料制成:10份酶解木质素、10-30份多元醇、10-50份二元酸酐、40-120份环氧稀释剂和1-3份硫酸催化剂;优选的环氧稀释剂为60-100份。
4.如权利要求3所述的复合材料,其特征在于,所述多元醇选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、甘油、季戊四醇的至少一种;所述二元酸酐选自邻苯二甲酸酐、马来酸酐、顺丁烯二酸酐、戊二酸酐的至少一种;所述环氧稀释剂选自乙二醇二缩水甘油醚、丙二醇二缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚的至少一种;所述硫酸催化剂为质量浓度40-70%硫酸水溶液,优选质量浓度为50%-60%硫酸水溶液。
5.权利要求3所述的复合材料,其特征在于,所述木质素环氧树脂通过包括下述步骤的制备方法制得:
(S1)按照配比,将多元醇加入反应容器,再将二元酸酐和酶解木质素的混合物在搅拌条件下加入反应容器,以硫酸水溶液为催化剂,在90~140℃下反应1~5小时,直到木质素完全溶解;
(S2)在反应容器中继续加入环氧稀释剂,在70~100℃下反应2~4小时,即得木质素环氧树脂。
6.如权利要求1-5任一项所述的复合材料,其特征在于,由包括以下重量份的原料制
成:
7.如权利要求6所述的复合材料,其特征在于,所述双酚A类环氧树脂选自E -51、E -55、E -44、E -42等,其中优选E -51环氧树脂;所述固化剂为酸酐类固化剂,选自四氢苯酐、甲基四氢苯酐、六氢苯酐、甲基六氢苯酐、邻苯二甲酸酐、马来酸酐的至少一种;所述促进剂为胺类促进剂,选自N ,N -二甲基甲酰胺、N ,N -二甲基乙酰胺、N ,N -二甲基苯胺、N ,N -二甲基苄胺的至少一种。
8.如权利要求6所述的复合材料,其特征在于,所述碳纤维材料选自碳纤维布、碳纤维纱、碳纤维毡,优选中复神鹰牌3K克重200,强度级别T300的碳纤维布。
9.权利要求1-8任一项所述木质素环氧树脂/碳纤维增强复合材料的制备方法,包括以下步骤:
1,将木质素环氧树脂按照比例加入促进剂和固化剂;
权 利 要 求 书1/2页2CN 109912934 A