[发明专利]高模量碳纤维板材及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高模量碳纤维板材及其制造方法。

背景技术

复合材料是应现代科学技术发展而涌现出的具有强大生命力的材料，它是由两种或两种以上异质、异形、异性的材料用物理和化学的方法经人工复合形成的新材料。一般由基体组元与增强体或功能组元所组成。复合材料可经设计，即通过对原材料的选择，各组分分布设计和工艺条件的保证等，使原组分材料优点互补，因而显现了出色的综合性。

复合材料可按用途不同分为结构复合材料和功能复合材料两大类，未来将出现结构复合与功能复合材料并重的局面，而且功能复合材料更具有与其它功能材料竞争的优势。

本功能复合材料：

1、它是利用复合材料的物理、化学或生物学的功能作为主要用途，例如我们用复合材料的电学性能、磁学性能、光学性能、热学性能、放射性性能、生物学性能和力学性能，可以设计和制造或具有多种能能的复合材料。

2、它是由基体与功能结构的多相材料。基体主要起粘结作用，在某种情况下也起功能作用，复合材料的功能性主要由功能体做贡献，加入不同特性的功能体可以得到特性各异的功能复合材料。

功能复合材料是现金的复合材料的一大类别，人们对功能复合材料并不陌生，具有划时代意义的神五到神十飞船返回舱用的防热、隔热材料便是一种典型的功能复合材料，人们所熟悉的隐身飞船上用的吸波材料、车用高性能刹车片用的摩阻复合材料，轻质的防护水平的防弹背心用的防弹复合材料等，都是新鲜的功能复合材料。

2.1功能复合材料由功能体和基体构成，除了功能体与基体的性对含量和结合情况对其性能有影响外，功能体本身的性能对复合材料更有直接影响，特别是树脂复合材料。

2.2提高复合材料的可靠性，必须从构成复合复合材料的组元材料的质量控制开始。

材料-结构、工艺的同步性：

1、功能复合材料往往在材料成型的同时产品结构也成型，工艺过程中的每一步都会影响复合材料的功能性能。

2.要提高复合材料的可靠性，控制好复合材料成型工艺质量是至关重要的。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种高模量碳纤维板材及其制造方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明运用扁平前纤维制得。

本发明预氧丝纤维运用催化、氧化法制得。

本发明运用间歇式温控方法获得高性能预氧丝纤维。

本发明用微波辅助加热以达到纤维石墨化，整个制备方式使碳化温度高3000℃，纤维强度3-6.5GPa，模量可达300-650GPa。

本发明运用高模量碳纤维在特别制造设备上制得经纬双向碳纤维布。

本发明用碳纤维与纳米环氧树脂增强复合材料用独特的展纤，整经工艺在轴向立体织机上制造织物和立体复合材料，显著提高了复合材料各向强度。

本发明从粘接性提高效果充分的角度考虑，织造具有多个环氧基的稠合多环芳香族化合物的环氧含量为200-300，从纺织树脂粘度增大导致作为集束的操作性降低的角度考虑，织造具有多个环氧基的稠合多环芳香族化合物的分子量为400-600。

本发明中为了调整粘度，提高耐摩伤性，溶液添加环氧树脂828、环氧树脂834等分子量小的双酚型环氧化合物，直链状低分子量环氧化合物、聚乙二醇、聚氨酯、聚酯乳化剂、表面活性剂等。

本发明相对碳纤维优选0.1-2重量%的量进行附着，厚度为20-200埃。

环氧树脂，一般是指至少含有两个环氧基的高分子化合物，环氧树脂热固性树脂，它可与固化剂进行交联反应生成不同性能的固化物，并以各种商品形式（如增强塑料、涂料、模压材料、胶接材料、密封剂等）供应市场。环氧树脂分子结构中具有极的脂肪族羟基、醚键以及极为活波的环氧基，因此对极性材料具有高效的粘接力，并且还具有良好的耐化学药品性、电绝缘性及收缩率刁等优点。因此，在合成胶黏剂的基料中，无论是在性能和品种方面，还是产量和用途方面，环氧树脂都占有举足轻重的地位。