[发明专利]一种树脂基碳纤维减振材料及其制备方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种减振用复合材料的制备工艺，具体是一种树脂基碳纤维减振材料及其制备方法。

背景技术

    振动在日常生活和工业生产中普遍存在，如日常交通工具行驶过程中的车体振动、列车通过桥梁时路基的振动、飞机飞行过程中受气流作用产生的机翼和机身的振动、以及工业生产中机床振动等。大多数振动对我们的生活和生产具有不利影响，随着人们生活品质的不断提高，对减振降噪提出了越来越高的要求。因此，在减振材料的供给方面也需要有更多的高性能材料来满足更为广泛的需求。

    目前采用的减振和隔振材料中，橡胶类产品的应用较为广泛。许多振动工程领域用到了橡胶制备的减振产品。但橡胶产品的性能受生产原料和工艺的影响较大，难以维持稳定；另外，橡胶产品耐腐蚀性差，易老化的特点决定了该类产品的耐久性能差。这些特点限制了橡胶隔振装置的应用范围。例如，在高楼的隔振方面由于隔振装置被埋在基础内部，需要采用耐久性能好的隔振材料；高速铁路的铁轨与路基之间或高架桥与桥墩之间都需要采用耐久性能好，抗腐蚀性能强的隔振材料及装置。在现代社会高速发展的前提下，急需具有高性能、高稳定以及耐久性好的减振材料。

    碳纤维属于高新技术材料，具有高强度、高模量、性能稳定和耐腐蚀等性能。碳纤维的应用领域也在逐步得到扩展，目前已经作为高性能材料用于飞机制造，航天器设计，体育用品制造等，并且在许多领域被研究用来作为钢材的替代品。但是，碳纤维并没有作为减振材料在工程中得到应用。

发明内容

     本发明所要解决的技术问题是提供一种以弹性环氧树脂作为基体，结合碳纤维制备的一种树脂基碳纤维复合减振材料及其制备方法，该材料具有高强度、高模量、性能稳定和耐腐蚀的特性。

本发明所述的一种树脂基碳纤维减振材料，由若干层聚丙烯腈基碳纤维网胎复合在一起，每层聚丙烯腈基碳纤维网胎之间填充环氧树脂胶并固化成型。

上述树脂基碳纤维减振材料的制备方法，其具体步骤包括：

1）短切纤维：选取聚丙烯腈基碳纤维原丝，采用裁切机将纤维切成5mm～30mm的短纤维；

2）成网：短纤维经过开松处理后由成网机进行梳理成网，再经过铺网预刺设备预刺成纤维网胎；

3）复合成型：将若干网胎逐层铺设，在层间填充环氧树脂胶，环氧树脂胶与上下两层纤维的质量比值为0.8～1.0：1，再通过针刺使之复合成型；

4）固化：将成型后的半成品的通常温预固化15～24h，再经高温120⁰C固化1～3h，之后机加工成所需形状即得树脂基碳纤维减振材料。

为了增强树脂胶在网胎间的渗透性，在步骤1）的短纤维中掺入捣碎的干燥脱脂棉，短纤维和脱脂棉质量比为15～50：1，并使脱脂棉和短纤维均匀混合。混合后通过脱脂棉的吸湿性可以将后续的树脂胶吸附到网胎层上。

步骤2）经过开松成网后形成的网胎面密度为60g/m²～120g/m²。

步骤3）采用的树脂胶包含固化剂，且树脂胶与固化剂的混合比例为2～10：1。

步骤3）复合成型中采用的针刺密度为5～12针/cm²，针刺深度为5～20mm。

本发明制备的树脂基碳纤维复合减振材料吸取了碳纤维的特性，具有高强度、高模量、性能稳定和耐腐蚀等性能，满足了现代社会高速发展后对减振材料的特殊需求。

具体实施方式

    下面结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

一种树脂基碳纤维减振材料的制备方法，具体步骤包括：

1）选取东丽T300聚丙烯腈基碳纤维原丝为原料，采用裁切机将纤维切成5mm～30mm的短纤维，在短纤维中掺入捣碎的干燥脱脂棉，短纤维和脱脂棉质量比为15：1，并使脱脂棉和短纤维均匀混合。

2）短纤维经过开松处理，后由成网机进行梳理成网，再经过铺网预刺设备预刺成纤维网胎；经过开松成网后形成的网胎面密度为60g/m²。

3）将若干网胎逐层铺设，在层间填充环氧树脂胶，环氧树脂胶中包含固化剂，且树脂胶与固化剂的混合比例为2：1，而环氧树脂胶与上下两层纤维的质量比值为0.8：1，铺设好后再通过针刺使之复合成型，针刺密度为5～12针/cm²，针刺深度为5～20mm。