[发明专利]碳纤维‑黄麻混杂复合材料杆及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维-黄麻混杂复合材料杆及其制备方法。

背景技术

纤维增强树脂杆具有轻质高强、耐腐蚀等优异性能，已被广泛应用于建筑、航空航天、船舶、石油化工、电力、体育及军工与民用等各个方面的领域。常用的纤维增强树脂杆有碳纤维杆、玻璃纤维杆、玄武岩纤维杆及其混杂纤维杆，如皮层为玻璃纤维芯层为碳纤维的复合电缆芯。

某些应用方面，如减震杆，需要纤维增强树脂杆具有较高的阻尼性能，然而常用的纤维增强树脂杆达不到此要求。另一些应用方面，如建筑装饰品、工艺品，并不要求纤维增强树脂杆具有太高的力学性能，尤其是拉伸性能，这样导致采用常用纤维增强树脂杆的性价比较低。考虑到可用于新型复合材料的植物纤维不仅具有较高的阻尼性能、一定的力学性能且价格低廉，尤其是黄麻纤维，可将其作为新型复合材料杆的增强材料。但是，黄麻纤维并不是连续的单根纤维，市场上的黄麻纱线均是经过特殊工艺纺制而成的。该黄麻纱线力学性能较低，不足以支持利用拉挤工艺制备的黄麻纤维增强树脂杆所需的阻力，进而较难进行黄麻纤维增强树脂杆的拉挤工艺制备。另一方面，因黄麻纤维较易吸收水分，黄麻纤维复合材料在使用过程中易受到自然环境(如湿气及其与温度耦合环境)的影响，致黄麻纤维与树脂间界面发生退化，降低了复合材料的长期性能，尤其是在多雨潮湿等地区。

发明内容

基于以上不足之处，本发明公开一种碳纤维-黄麻混杂复合材料杆及其制备方法，该制备方法成功解决了黄麻纤维较难用于拉挤工艺的难题；所制备的碳纤维-黄麻纤维混杂纤维杆既具有黄麻纤维复合材料的轻质、高阻尼等特点，同时具有碳纤维复合材料的高力学性能与耐腐蚀性能。

本发明所采用的技术如下：一种碳纤维-黄麻混杂复合材料杆的制备方法，复合材料杆的皮层为碳纤维，芯层为黄麻纤维，采用通过拉挤成型工艺，其具体制备方法如下：

步骤一：碳纤维辊固定于纱架两侧，黄麻纤维辊固定于纱架内侧，并位于碳纤维辊中间；

步骤二：碳纤维与黄麻纤维分别通过纤维分散架有序地进入树脂基体浸渍槽；

步骤三：经过步骤二后的碳纤维与黄麻纤维通过圆环形纤维分散器，其中碳纤维在圆环形分散器的外圈上均匀分布，黄麻纤维在圆环形分散器的内圈上均匀分布；

步骤四：经过步骤三后的黄麻纤维需单独通过预成型模具进行芯层预成型；

步骤五：经过步骤三后的碳纤维均匀包裹在经过步骤四后的黄麻纤维表面，并一起进入高温口模；

步骤六：经过步骤五后的碳纤维与黄麻纤维通过后固化箱再通过牵引机；

步骤七：待高温口模与后固化箱均达设定温度后，将配好的树脂基体倒入树脂浸渍槽或注胶机中，按一定牵引速率运行牵引机，开始进行复合材料杆的拉挤制备，所制备的产品经过缠绕机缠绕成卷。

本发明还具有如下技术特征：

1、如上所述浸渍槽用注胶机代替。

2、如上所述的黄麻纤维为黄麻纱线，纱支4.2支，股线1股，捻度326捻/m，纱线直径0.4～0.5mm。

3、如上所述的树脂基体为环氧树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯或聚氨酯树脂。

4、如上所述黄麻纤维用其它植物纤维替代。

5、采用如上制备方法制得的一种碳纤维-黄麻混杂复合材料杆，其复合材料杆的直径为2～22mm，皮层厚度为0.5～2mm。

本发明的制备方法成功地解决了黄麻纤维较难应用于拉挤工艺的难题，且方法简易，便于实施；有效地将黄麻纤维保护在碳纤维层内，使得所制备的碳纤维-黄麻纤维混杂纤维杆既具有黄麻纤维复合材料的轻质、高阻尼等特点，同时具有碳纤维复合材料的高力学性能与耐腐蚀性能。

附图说明

图1为本发明的一种碳纤维-黄麻混杂复合材料杆的结构示意图，其中：13.芯层，14.皮层；

图2为本发明的制备方法设备结构图，其中：1.纤维辊，2.纤维，3.矩形纤维分散器，4.浸渍槽，5.碳纤维，6.黄麻纤维，7.圆形纤维分散器，8.芯层预成型模具，9.圆柱形高温口模，10.后固化箱，11.牵引机，12.缠绕机；

图3为本发明的圆环形纤维分散器的示意图，其中：15.纤维通道孔。

具体实施方式

下面根据附图举例对本发明作进一步的说明：

实施例1

一种碳纤维-黄麻混杂复合材料杆的制备方法如下，复合材料杆的皮层为碳纤维，芯层为黄麻纤维。