[發明專利]碳纖維?黃麻混雜復合材料桿及其制備方法

在審

• 申請號: 201710077702.3
• 申請日: 2017-02-14
• 公開（公告）號: CN106891550A
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 咸貴軍;洪斌;益小蘇
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29C70/54;B29L31/06
• 代理公司: 哈爾濱市哈科專利事務所有限責任公司23101
• 代理人: 吳振剛

技術領域

本發明涉及一種碳纖維-黃麻混雜復合材料桿及其制備方法。

背景技術

纖維增強樹脂桿具有輕質高強、耐腐蝕等優異性能，已被廣泛應用于建筑、航空航天、船舶、石油化工、電力、體育及軍工與民用等各個方面的領域。常用的纖維增強樹脂桿有碳纖維桿、玻璃纖維桿、玄武巖纖維桿及其混雜纖維桿，如皮層為玻璃纖維芯層為碳纖維的復合電纜芯。

某些應用方面，如減震桿，需要纖維增強樹脂桿具有較高的阻尼性能，然而常用的纖維增強樹脂桿達不到此要求。另一些應用方面，如建筑裝飾品、工藝品，并不要求纖維增強樹脂桿具有太高的力學性能，尤其是拉伸性能，這樣導致采用常用纖維增強樹脂桿的性價比較低?？紤]到可用于新型復合材料的植物纖維不僅具有較高的阻尼性能、一定的力學性能且價格低廉，尤其是黃麻纖維，可將其作為新型復合材料桿的增強材料。但是，黃麻纖維并不是連續的單根纖維，市場上的黃麻紗線均是經過特殊工藝紡制而成的。該黃麻紗線力學性能較低，不足以支持利用拉擠工藝制備的黃麻纖維增強樹脂桿所需的阻力，進而較難進行黃麻纖維增強樹脂桿的拉擠工藝制備。另一方面，因黃麻纖維較易吸收水分，黃麻纖維復合材料在使用過程中易受到自然環境(如濕氣及其與溫度耦合環境)的影響，致黃麻纖維與樹脂間界面發生退化，降低了復合材料的長期性能，尤其是在多雨潮濕等地區。

發明內容

基于以上不足之處，本發明公開一種碳纖維-黃麻混雜復合材料桿及其制備方法，該制備方法成功解決了黃麻纖維較難用于拉擠工藝的難題；所制備的碳纖維-黃麻纖維混雜纖維桿既具有黃麻纖維復合材料的輕質、高阻尼等特點，同時具有碳纖維復合材料的高力學性能與耐腐蝕性能。

本發明所采用的技術如下：一種碳纖維-黃麻混雜復合材料桿的制備方法，復合材料桿的皮層為碳纖維，芯層為黃麻纖維，采用通過拉擠成型工藝，其具體制備方法如下：

步驟一：碳纖維輥固定于紗架兩側，黃麻纖維輥固定于紗架內側，并位于碳纖維輥中間；

步驟二：碳纖維與黃麻纖維分別通過纖維分散架有序地進入樹脂基體浸漬槽；

步驟三：經過步驟二后的碳纖維與黃麻纖維通過圓環形纖維分散器，其中碳纖維在圓環形分散器的外圈上均勻分布，黃麻纖維在圓環形分散器的內圈上均勻分布；

步驟四：經過步驟三后的黃麻纖維需單獨通過預成型模具進行芯層預成型；

步驟五：經過步驟三后的碳纖維均勻包裹在經過步驟四后的黃麻纖維表面，并一起進入高溫口模；

步驟六：經過步驟五后的碳纖維與黃麻纖維通過后固化箱再通過牽引機；

步驟七：待高溫口模與后固化箱均達設定溫度后，將配好的樹脂基體倒入樹脂浸漬槽或注膠機中，按一定牽引速率運行牽引機，開始進行復合材料桿的拉擠制備，所制備的產品經過纏繞機纏繞成卷。

本發明還具有如下技術特征：

1、如上所述浸漬槽用注膠機代替。

2、如上所述的黃麻纖維為黃麻紗線，紗支4.2支，股線1股，捻度326捻/m，紗線直徑0.4～0.5mm。

3、如上所述的樹脂基體為環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯或聚氨酯樹脂。

4、如上所述黃麻纖維用其它植物纖維替代。

5、采用如上制備方法制得的一種碳纖維-黃麻混雜復合材料桿，其復合材料桿的直徑為2～22mm，皮層厚度為0.5～2mm。

本發明的制備方法成功地解決了黃麻纖維較難應用于拉擠工藝的難題，且方法簡易，便于實施；有效地將黃麻纖維保護在碳纖維層內，使得所制備的碳纖維-黃麻纖維混雜纖維桿既具有黃麻纖維復合材料的輕質、高阻尼等特點，同時具有碳纖維復合材料的高力學性能與耐腐蝕性能。

附圖說明

圖1為本發明的一種碳纖維-黃麻混雜復合材料桿的結構示意圖，其中：13.芯層，14.皮層；

圖2為本發明的制備方法設備結構圖，其中：1.纖維輥，2.纖維，3.矩形纖維分散器，4.浸漬槽，5.碳纖維，6.黃麻纖維，7.圓形纖維分散器，8.芯層預成型模具，9.圓柱形高溫口模，10.后固化箱，11.牽引機，12.纏繞機；

圖3為本發明的圓環形纖維分散器的示意圖，其中：15.纖維通道孔。

具體實施方式

下面根據附圖舉例對本發明作進一步的說明：

實施例1

一種碳纖維-黃麻混雜復合材料桿的制備方法如下，復合材料桿的皮層為碳纖維，芯層為黃麻纖維。