[發明專利]一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201710828664.0
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107400257A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 楊娟
• 申請（專利權）人: 蘇州盱酋汽車科技有限公司
• 主分類號: C08K9/00
• 分類號: C08K9/00;C08K9/04;C08K7/06;C08L63/00;C08L61/06;C08L75/04;C08L27/18;C08L67/06;C08L83/04;C08J5/06
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙)32267
• 代理人: 劉燕嬌

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，特別涉及一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料及其制備方法。

背景技術

碳纖維復合材料被譽為“黑色黃金”，以其卓越性能、高技術含量、供不應求的發展態勢，一舉占據新材料領域的重要地位。碳纖維直徑細如發絲，以高模量、高強度、性能穩定而著稱，同時它易于裁剪，通過對纖維排列不同取向來滿足不同應力需求，是結構類應用首選材料。纖維增強復合材料具有比強度和比模量高、性能可設計和易于整體成型等許多優異特性，使其在軍用和民用領域得到了日益廣泛的應用，特別是航天航空領域。目前，纖維增強復合材料在汽車領域的應用也引起了很大的關注，特別是碳纖維/環氧樹脂復合材料。碳纖維/環氧樹脂復合材料是一種高強度復合材料，也就是碳復材，成為當今新一代的“材料之王”，是運動器材的首選材料，主要作為增強材料的碳纖維和作為基體材料的環氧樹脂組成，在眾多輕量化材料中具有較高的比強度、比模量，輕量化效果十分明顯的優點。

但是現有技術中的碳纖維復合材料還存在復合材料間剪切強度不夠、韌性低、機械力學性能不夠好，固化溫度高、制作成本高，工藝復雜等問題。

發明內容

發明的目的：本發明公開了一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料及其制備方法。

技術方案：為了實現以上目的，本發明公開了一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料及其制備方法，包括以下步驟：

(1)將碳纖維短切為1mm后放入離心管中，加入二甲基亞砜水溶液，將離心管放于超聲波清洗器中于60℃超聲蝕刻處理6-8h，取出后用清水洗滌15-20min，取出后進行真空干燥，得到蝕刻碳纖維備用；

(2)將端羥基液態聚丁二烯放置于溶液槽中，將步驟(1)中蝕刻碳纖維浸入溶液槽中5-10min后取出真空干燥得端羥基聚丁二烯改性的蝕刻碳纖維備用；

(3)將聚合物加熱熔融得到聚合物液；

(4)在40-50℃下混合步驟(3)的聚合物液和固化劑并攪拌20-30min得混合液；

(5)將步驟(2)端羥基聚丁二烯改性的蝕刻碳纖維和稀釋劑加入到步驟(4)中的混合液中攪拌研磨30-40min，其中所述端羥基聚丁二烯改性的蝕刻碳纖維、稀釋劑和聚合物液、固化劑質量比為(40-60)：(5-15)：100：(10-40)；

(6)在45-65℃下加入丙酮超聲分散10-30min；

(7)在真空條件下，加熱至45-65℃進行攪拌并真空脫泡6-8h，即得碳纖維增強聚合物復合材料。

優選地，所述步驟(1)中二甲基亞砜水溶液的濃度為80％-90％；所述的超聲蝕刻處理的超聲頻率為40KHz-45KHz。

優選的，所述步驟(3)中加熱熔融條件為：加熱溫度80-140℃，加熱時間為30-90min。

優選地，所述步驟(4)中的聚合物為熱固性聚合物；所述的熱固性聚合物為環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯、聚四氟乙烯、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂中的一種。

優選地，所述的步驟(4)中的聚合物為環氧樹脂，所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂、雙酚A型縮水甘油醚的一種或兩種，其中為兩種時，雙酚A型環氧樹脂和雙酚A型縮水甘油醚的重量份之和為100份，且雙酚A型環氧樹脂重量份為65-75份。

優選地，所述步驟(4)中的聚合物在25℃的黏度為2000-5000mPa.s。

優選地，所述步驟(4)中的固化劑為三乙烯四胺、己二胺或者雙氰胺100s、雙氰胺DDA5中的一種。

優選的，所述步驟(5)中的稀釋劑為丙酮。

本發明的另一個目的在于提供一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料，由上述制備方法制備而成。

上述技術方案可以看出，本發明具有如下有益效果：本發明所述的一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料及其制備方法，通過添加端羥基聚丁二烯，與聚合物間的相容性好，利于形成均一的混合體系，增加了碳纖維增強聚合物復合材料間的界面韌性，在不損失剪切強度的前提下，碳纖維增強聚合物復合材料界面韌性提高了40-50％，機械力學性能得到顯著的提高，碳纖維表面進行蝕刻，形成有大量溝槽，溝槽有利于反應過程中保護碳纖維作用；制備方法簡單，科學安全、環保無毒，制作成本低，復合材料更加輕便。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明進行詳細的描述。

實施例1

本發明的一種汽車引擎蓋用碳纖維增強聚合物復合材料及其制備方法，包括以下步驟：