[发明专利]一种碳纤维增强复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：将聚酰胺树脂、二氧化硅、硬脂酸钙、纳米羟基磷灰石、多元醇苯甲酸酯、聚乙烯、抗氧剂、偶联剂、增塑剂为原料混合，并压制成混合片，然后将碳纤维覆在混合片外表面上，放入模具进行压制，制得碳纤维增强复合材料。本发明通过聚酰胺树脂、二氧化硅、硬脂酸钙、纳米羟基磷灰石、多元醇苯甲酸酯、聚乙烯、抗氧剂、偶联剂、增塑剂为原料混合制成的混合物对碳纤维进行了增强，材料的力学性能有所增加，获得良好的可加工性和生物活性。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维增强复合材料及其制备方法。

背景技术

复合材料，是指利用复合技术或多种、化学、力学性能不同的金属在界面上实现冶金结合而形成的，它的出现，极大地改善单一金属材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，因而被广泛应用到产品广泛应用于石油、化工、

船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等工业领域。复合材料的加工过程复杂，生产成本高。

碳纤维，简称 CF，属于过渡形式碳，其微结构基本类似石墨，但层面的排列并不规整，属于乱层结构。碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征，是一种的力学性能优异的新材料，其拉伸强度约为 2 到 7GPa，拉伸模量约为 200 到 700GPa，再加上它的重量很轻，这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量，同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点。在化学性能上，碳纤维的化学性质与碳相似，除能被强氧化剂氧化外，对一般碱性是惰性的，对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性较好，完全不存在生锈的问题。因此，碳纤维被成为新材料之王。

鉴于碳纤维的优良性能，碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用。从航天、航空、 汽车、 电子、 机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。其中碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。目前，广受欢迎的碳纤维自行车，主要在车架（碳架）、前叉、轮组（碳刀车圈）等部件使用碳纤维，具有更为优良的性能。

碳纤维复合技术是近几年在国内外发展较快的一种新型材料加工技术。通过合理的工艺、设备将树脂、金属或陶瓷等基体复合，制成结构材料。有着强度和模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。现有的技术都是将材料相互混合并加工成制品，其工艺复杂，加入微量元素过多，容易出现抗拉强度、韧性和脆性的不足，如今，伴随着轻量化、提升强度的发展趋势，必须解决诸多问题，于是，如何研究一种满足市场需求的碳纤维增强复合材料成为急待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过聚酰胺树脂、二氧化硅、硬脂酸钙、纳米羟基磷灰石、多元醇苯甲酸酯、聚乙烯、抗氧剂、偶联剂、增塑剂为原料混合制成的混合物对碳纤维进行了增强，材料的力学性能有所增加，获得良好的可加工性和生物活性的碳纤维增强复合材料及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维增强复合材料及其制备方法，其特征在于：将聚酰胺树脂、二氧化硅、硬脂酸钙、纳米羟基磷灰石、多元醇苯甲酸酯、聚乙烯、抗氧剂、偶联剂、增塑剂为原料混合，并压制成混合片，然后将碳纤维覆在混合片外表面上，放入模具进行压制，制得碳纤维增强复合材料。

进一步的，所述碳纤维增强复合材料，按照重量百分比的如下组分：聚酰胺树脂40～70%；二氧化硅3～8%；硬脂酸钙5～10%；纳米羟基磷灰石6～15%；多元醇苯甲酸酯6～12%；聚乙烯3～7%；抗氧剂 0.3～0.6%；偶联剂 0.2～0.4%；增塑剂 0.3～0.5%；碳纤维 20～30%。