[发明专利]一种碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，特别涉及一种碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维/环氧树脂复合材料是一类以环氧树脂为基体、以碳纤维为增强体的复合材料，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等优越性能，广泛应用于航天、汽车、电子、体育用品以及医疗器械等领域。然而，由于环氧树脂固化后质脆，冲击韧性、抗弯强度差，当其负载或者因缺陷产生微裂纹时容易迅速扩散而使该碳纤维/环氧树脂复合材料失效。所以，需要对其进行增韧处理以提高其冲击韧性。因此，有必要提供一种碳纤维/环氧树脂复合材料及制备方法。

现有技术通常采用人造橡胶，对碳纤维/环氧树脂复合材料进行增韧处理，包括：将人造橡胶配制成溶液，与环氧树脂、固化剂、促进剂混合均匀后除去溶剂，制备得环氧树脂膜，再与碳纤维进行熔融浸渍，最后固化得碳纤维/环氧树脂复合材料。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的人造橡胶与环氧树脂相容性差，易造成碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能下降。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种韧性好、各组分间相容性好的碳纤维/环氧树脂复合材料及制备方法。具体技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种碳纤维/环氧树脂复合材料，通过将环氧树脂基体材料浸润至碳纤维织物中，并进行固化后制备得到，其中，所述环氧树脂基体材料包括以下重量份的组分：环氧树脂100份、液态硅橡胶10-30份、环氧树脂稀释剂10-35份，环氧树脂固化剂20-35份。

具体地，作为优选，所述环氧树脂选自双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚S型环氧树脂中的任意一种。

具体地，作为优选，所述环氧树脂的黏度为2200-5500mPa·s；所述液态硅橡胶的黏度为1500-3500mPa·s。

具体地，作为优选，所述环氧树脂稀释剂选自丁基缩水甘油醚、1,4-丁二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚中的任意一种。

具体地，作为优选，所述液态硅橡胶选自端羟基液态丁腈橡胶、端羧基液态丁腈橡胶、端羧基液态聚丁二烯、端羟基液态聚丁二烯中的任意一种。

具体地，作为优选，所述环氧树脂固化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二甲胺中的任意一种。

具体地，作为优选，所述碳纤维织物为斜纹碳纤维布。

另一方面，本发明实施例提供了一种上述碳纤维/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：将环氧树脂、液态硅橡胶、环氧树脂稀释剂混合并搅拌均匀，然后加入环氧树脂固化剂继续搅拌均匀，得到环氧树脂基体材料；

通过真空袋压法将所述环氧树脂基体材料浸润至碳纤维织物中，然后进行固化，得到碳纤维/环氧树脂复合材料。

具体地，作为优选，控制所述环氧树脂、所述液态硅橡胶、所述环氧树脂稀释剂混合后的黏度为720-760mPa·s。

具体地，作为优选，所述固化包括：依次控制固化温度为75-85℃、115-125℃、145-155℃，对应地，依次控制固化时间为0.8-1.2h、1.8-2.2h、1.8-2.2h。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的碳纤维/环氧树脂复合材料，通过向环氧树脂基体材料中添加液态硅橡胶作为增韧剂，其黏度低，与环氧树脂相容性好，利于形成均一的混合体系。在上述各组分的复配作用下，所制备的碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能得到显著提高，尤其是其冲击韧性可达205kJ/m²，比普通碳纤维/环氧树脂复合材料提高了至少43％。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种碳纤维/环氧树脂复合材料，通过将环氧树脂基体材料浸润至碳纤维织物中，并进行固化后制备得到，其中，环氧树脂基体材料包括以下重量份的组分：环氧树脂100份、液态硅橡胶10-30份、环氧树脂稀释剂10-35份，环氧树脂固化剂20-35份。

本发明实施例提供的碳纤维/环氧树脂复合材料，通过向环氧树脂基体材料中添加液态硅橡胶作为增韧剂，其黏度低，与环氧树脂相容性好，利于形成均一的混合体系。在上述各组分的复配作用下，所制备的碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能得到显著提高，尤其是其冲击韧性可达205kJ/m²，比普通碳纤维/环氧树脂复合材料提高了至少43％。