[发明专利]一种石墨烯弹性网布增强碳纤维鱼竿的制备方法

说明书

本发明公布了一种石墨烯弹性网布增强碳纤维鱼竿的制备方法，属于高分子材料技术领域，其特征在于，首先将膨胀石墨剥离成石墨烯分散液，喷干制得石墨烯微片粉末，并分散于单组分热塑性弹性聚氨酯树脂中制得浆料中，将浆料喷涂或刷涂在网格状的PP板上，完全固化后得到石墨烯弹性网布，再将石墨烯弹性网布与碳纤维复合制得碳纤维预浸布，最终经剪裁卷制成鱼竿；本发明采用先将石墨烯分散于热塑性弹性聚氨酯树脂中，经过喷涂或刷涂工艺制备成厚度极薄的石墨烯弹性网布，再将石墨烯弹性网布与碳纤维结合，有效解决了石墨烯直接分散于碳布所需树脂中存在的易团聚的问题，改善石墨烯在碳布中分布不均的情况，减少应力缺陷的形成，显著增大鱼竿钓重。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种石墨烯弹性网布增强碳纤维鱼竿的制备方法。

背景技术

现有的碳素鱼竿都是由不同等级的碳纤维布搭配并经由卷管缠带机固定在设定好的模具上，由单位时间高温固化而成，其中碳纤维布通常由碳纤维丝束预浸树脂制得。此种技术制成的鱼竿具有轻、挺、回弹力好的特点，国内外大多数高档的钓杆多采用此种技术；但由于碳素纤维具有刚性强，柔韧性低的特点，通常情况下45度以内的吊上强度比较好，但90度的绞入强度较低。

目前的普通鱼竿在长期高强度高频率的情况下使用，其强度和韧度会下降比较快，对于瞬间的小角度力量抵抗力较低，产品的使用寿命较短且长期使用刚性也会下降，使用一定时间后不能达到原有设计的调性，不符合在高强度、高频率下使用的要求。

石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料，具有强度高、比表面积大、高化学反应活性、高填充性的特点，常用作碳纤维的增强材料。如公布号为CN107189354A的中国发明专利申请公布了一种石墨烯纳米片增强碳纤维复合材料的制备方法，首先将石墨烯纳米片分散到含有少量热固性树脂和固化剂的有机溶剂中，然后将碳纤维布置于石墨烯纳米片悬浮液中浸泡即得表面附着石墨烯纳米片的碳纤维布，该方法能够使石墨烯纳米片均匀地粘附在碳纤维表面，存在于碳纤维布的层间，固化后显著提高纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和纵向导热导电性能。但是，该制备方法应用于制作鱼竿还存在如下问题：该方法采用先将石墨烯分散于树脂再与碳纤维复合，由于石墨烯在树脂中易团聚难分散，因此与碳纤维复合容易造成石墨烯在碳布中分布不均，做成鱼竿后鱼竿的整体强度提升不均，局部断裂情况依然得不到解决；另外，石墨烯片层的阻隔作用会阻碍碳布中树脂在碳纤维与石墨烯之间的流通，甚至阻碍树脂在碳纤维层之间的流通，导致石墨烯与碳纤维之间连接力不足，做成鱼竿后在高频率高强度的使用下极易发生断裂。

公布号为CN102273433A的中国发明专利申请公布了一种鱼竿的制造方法，采用在碳纤维布上叠加贴合一层环氧网布，然后通过改变主布的基准边与碳纤维布的碳纤维纹路夹角使成品鱼竿获得较好韧性，扭曲不易断；但是，该方法存在如下不足：在碳布上叠加一层环氧网布，虽对碳布强度有轻微提升但却大大增加了碳布的重量，并且这种额外添加层数的方法对碳纤维本身的强度并没有改善，因此强度的整体提升效果是十分有限的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种能够有效改善石墨烯的分散均匀性以及树脂在碳布中流通的石墨烯弹性网布增强碳纤维鱼竿的制备方法，有利于提高制作鱼竿的钓重。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种石墨烯弹性网布增强碳纤维鱼竿的制备方法，其特征在于，按如下步骤进行：

(1)石墨烯弹性网布的制备：

a、以总重量份数100份计，取1-5份膨胀石墨分散于溶有分散剂的溶剂中，通过高速剪切机进行高速剪切剥离，得到石墨烯分散液；采用物理剥离法制备石墨烯，方法简单无污染，得到的石墨烯片层铺展，更利于均匀分散；

所述分散剂重量为膨胀石墨的30-80％，余量为溶剂；

所述溶剂采用去离子水、NMP、DMF中的一种，所述分散剂采用CMC、SDS、PVP、BYK163中的一种；