[发明专利]一种拉挤阻燃碳纤维板材及其应用

说明书

本发明属于拉挤成型碳纤维板材制备技术领域，具体涉及一种拉挤阻燃碳纤维板材及其制备方法与应用。所述拉挤阻燃碳纤维板材是通过将碳纤维布浸渍于阻燃环氧树脂体系后经拉挤成型而得的；其中所述碳纤维布为多轴向碳纤维布；所述阻燃环氧树脂体系的黏度不超过1250Pa.s；所述拉挤成型中牵引条件为：速度150‑160mm/min，牵引力吨数0.8‑0.87t。本发明所得复合材料兼具良好阻燃性、纵向力学性能及弯曲强度、弯曲模量等力学性能；而且，减少了拉挤过程中褶皱或堵车现象，显著提高了拉挤效率；此外，所得阻燃碳纤维复合材料还具有重量轻(相对于铝质金属)、抗环境适应强及使用寿命长等特点，可满足高速列车对碳纤维复合材料的各方面要求。

技术领域

本发明属于拉挤成型碳纤维板材制备技术领域，具体涉及一种拉挤阻燃碳纤维板材及其应用。

背景技术

随着轨道交通的迅猛发展，城市轨道交通(地铁、轻轨等)、城际轨道交通(高铁、一般列车等)模式越来越多。而碳纤维复合材料具有轻质、高强度等特点的新一代结构材料，在轨道交通等领域将有着良好的应用前景。

由于在高速驾驶过程中可能遇到各种事故，包括碰撞、摩擦和火灾，因而对碳纤维复合材料的结构产品的重要要求之一是该产品必须能够保持高的点火点，并且不会释放对乘客造成威胁的有害气体和烟雾。因此，能够经受更高温度、具有更高安全性的碳纤维复合材料已经成为市场的必要。然而，碳纤维复合材料中最常见的环氧树脂材料存在耐高温性差、点火点低等缺点，限制了碳纤维复合材料的高温性能，使其应用受到限制。若使得碳纤维复合材料具有阻燃性能，不仅可以提高产品的安全性，而且还可以拓宽碳纤维在未来的应用局限。

同时，基于高速列车的运行状况，碳纤维复合材料还应具有良好的纵向力学性能和扭曲力学性能，以满足高速列车在驾驶过程中的各种需求，如三点支撑、压缩工况等。

现有技术已公开采用阻燃环氧树脂浸渍连续纤维以提高碳纤维材料的阻燃性的技术内容，如CN107987472A，此类复合材料虽具有较高的阻燃性能，但通常仅能满足纵向力学性能，在扭曲力学性能方面无法达到高速列车驾驶要求。

发明内容

本发明的第一方面提供一种拉挤阻燃碳纤维板材，其不仅具有良好的阻燃性能，同时还具有优异的纵向力学性能及扭曲力学性能，满足高速列车的驾驶要求。

本发明所述的拉挤阻燃碳纤维板材是通过将碳纤维布浸渍于阻燃环氧树脂体系后经拉挤成型而得的；其中：

所述碳纤维布为多轴向碳纤维布；

所述阻燃环氧树脂体系的黏度不超过1250Pa.s；

所述拉挤成型中牵引条件为：速度150-160mm/min，牵引力吨数0.8-0.87t。

针对现有碳纤维复合材料扭曲力学性能不足的问题，本发明提出采用多轴向碳纤维布浸渍于环氧树脂，以确保拉挤成型的复合材料具有良好的弯曲强度、弯曲模量等力学性能，从而满足高速列车扭曲时对板材的力学性能要求。

传统的拉挤碳纤维主要以碳纱为主，配套的环氧树脂体系粘度≤2000Pa.s就可以成型，但对于本发明的多轴向碳纤维布，采用粘度较高的常规阻燃环氧树脂难以使其完全浸渍，而粘度过低的环氧树脂体系又无法保证拉挤成型的效果，甚至无法拉挤成型。

此外，本发明在研究过程中还发现，由于采用多轴向碳纤维布以及阻燃环氧树脂体系的不匹配，导致在拉挤过程中易出现褶皱现象或堵车现象，严重影响拉挤效率及板材质量。