[发明专利]一种改性的碳纤维复合材料杆体及其生产方法和应用

说明书

一种改性的碳纤维复合材料杆体及其生产方法和应用，包括碳纤维复合材料杆和设置在碳纤维复合材料杆内的非晶合金条带，所述碳纤维复合材料杆由碳纤维预浸布卷制而成，至少两根所述非晶合金条带固定在碳纤维预浸布上，所述非晶合金条带采用以下至少一种非晶合金制成：锆基非晶合金、钴基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金，所述非晶合金条带的表面涂敷有表面处理剂，所述表面处理剂至少采用以下一种：偶联剂、水性碳纳米管浆液、石墨烯浆料、热塑性树脂颗粒。本申请生产方法简单，易于生产，旨在使用高性能非晶合金对碳纤维复合材料杆进行增强增韧、增大弹性储能、增加内耗。

技术领域

本发明涉及运动器械领域，特别涉及一种改性的碳纤维复合材料杆体及其生产方法和应用。

背景技术

随着经济增长和物质生活的丰富，各种休闲娱乐方式也逐步普及，如钓鱼、射箭等等，已经逐渐成为了人们健康生活的体现。鱼竿、弓箭作为最初人们用于休闲运动的工具，现在也会逐渐用于一些竞技类型的体育或户外比赛中，而工具的优异的性能可极大的增加运动的趣味性，也能让使用者在使用过程中拥有更多的收获。

随着科技的发展，一种强度远超于钢铁且重量仅有钢铁三分之一的碳纤维聚合物基复合材料逐渐进入大众视野，广泛的应用于各种体育器材、机械配件当中。碳纤维复合材料强度高、比重轻，大量应用在性能要求较高的鱼竿中。绝大部分碳纤维复合材料杆体是采用无梭纺碳纤维纵向布制管，一般含碳量为30％-90％。用碳纤维聚合物基复合材料制造的杆体具有轻质、高强、高弹等特点。

碳纤维复合材料杆体的制作工艺是将碳纤维预浸布的一段粘接在铁芯模具上，在铁芯模具上预涂刷脱模剂。随后将碳纤维预浸布连同模具送到卷管机上进行卷制，卷制好的碳纤维预浸布管送进固化炉进行固化。虽然碳纤维的应用能较大的提升构件的强度并减少其重量，但是碳纤维复合材料也存在一定的缺点，如层间断裂韧性较差，较薄时容易出现脆性断裂，较厚时刚度太大，很难变形，一旦出现过大的变形则容易发生断裂。所以需要改变碳纤维复合材料杆体的韧性，使其能够产生较大形变而不易断裂的性能。同时进一步提升其弹性储能，增加其回弹性能，以满足高性能杆件的需要。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供了一种改性的碳纤维复合材料杆体及其生产方法和应用。

为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施：

一种改性的碳纤维复合材料杆体，包括碳纤维复合材料杆和设置在碳纤维复合材料杆内的非晶合金条带，所述碳纤维复合材料杆由碳纤维预浸布卷制而成，碳纤维预浸布上固定有至少两根所述非晶合金条带，所述非晶合金条带采用以下至少一种非晶合金制成：锆基非晶合金、钴基非晶合金、铁基非晶合金、钛基非晶合金、镍基非晶合金，所述非晶合金条带的表面涂敷有表面处理剂，所述表面处理剂至少采用以下一种：偶联剂、水性碳纳米管浆液、石墨烯浆料、热塑性树脂颗粒。

本发明中非晶合金条带加入碳纤维复合材料杆中形成复合材料杆体，非晶合金条带经过表面处理剂进行修饰，使得碳纤维复合材料杆体断裂韧性可以提高20％-150％，冲击韧性提高10％-120％，回弹能力提升10-80％，内耗提高10-60％，解决了单一碳纤维复合材料杆材层间脆性大、容易脆断且弹性储能不足等缺点。

进一步的，所述锆基非晶合金通式为Zr_a1(Cu_1-xNi_x)_a2A1_a3M1_a4，其中38≤al≤70，10≤a2≤40，5≤a3≤15，0≤a4≤15，且al+a2+a3+a4＝100；其中0≤x1；其中M1为Fe、Ag、Co、Mn、Cr、Ti、Hf、Ta、Nb、C及稀土元素中的一种或至少两种元素的组合。