[發明專利]一種短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201810949612.3
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109251332B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 楊鵬翱;施正堂
• 申請（專利權）人: 浙江亞太機電股份有限公司
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06;C08L61/06;C08K9/10;C08K7/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料，其特征在于：主要是由碳纖維束表面完全涂覆酚醛樹脂涂層或者部分涂覆酚醛樹脂涂層后混合入酚醛樹脂粉制成；

所述復合材料的制備方法包括以下步驟：

步驟1：碳纖維束的預處理：將連續碳纖維束在900-1600℃、氬氣氣氛下進行熱處理，除去表面金屬離子及雜質，然后以丙酮、去離子水為清洗劑依次清洗至表面無膠，烘箱繞圈，得到預處理連續碳纖維束；

步驟2：將步驟1得到的預處理連續碳纖維束通過制備表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束的設備，制得表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束；

所述步驟2中，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束中的碳纖維單絲取向與短切碳纖維束軸向一致，所述碳纖維單絲沿軸向預加張力；

所述步驟2中，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維的酚醛樹脂層包覆狀態為完全包覆、一端部分未包覆、兩端部分未包覆中的一種或者幾種的混合；

步驟3：將步驟2得到的表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束與酚醛樹脂粉以一定比例進行混合，制得的混合料置于烘箱中預處理，得到預處理混合料；

所述步驟3中，混合料中包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束與酚醛樹脂粉的比例按照碳纖維占所制備而成的成品復合材料的體積百分比30%～60%，混合料在烘箱中預處理溫度80～110℃，保溫時間30-60 min；

步驟4：將步驟3得到預處理混合料裝入冷壓模具中鋪放均勻進行預成型壓制，制得預成型板料；

步驟5：將步驟4得到的預成型板料裝入熱壓模具中進行熱壓成型，成型結束后，模具自然冷卻至50℃，卸載脫模，制得短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料；

步驟6：將步驟5得到的短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料置于烘箱中后處理，完成成品制備。

2.根據權利要求1所述的一種短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于：

所述制備方法包括以下步驟：

步驟1：碳纖維束的預處理：將連續碳纖維束在900-1600℃、氬氣氣氛下進行熱處理，除去表面金屬離子及雜質，然后以丙酮、去離子水為清洗劑依次清洗至表面無膠，烘箱繞圈，得到預處理連續碳纖維束；

步驟2：將步驟1得到的預處理連續碳纖維束通過制備表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束的設備，制得表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束；

所述步驟2中，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束中的碳纖維單絲取向與短切碳纖維束軸向一致，所述碳纖維單絲沿軸向預加張力；

所述步驟2中，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維的酚醛樹脂層包覆狀態為完全包覆、一端部分未包覆、兩端部分未包覆中的一種或者幾種的混合；

步驟3：將步驟2得到的表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束與酚醛樹脂粉以一定比例進行混合，制得的混合料置于烘箱中預處理，得到預處理混合料；

所述步驟3中，混合料中包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維束與酚醛樹脂粉的比例按照碳纖維占所制備而成的成品復合材料的體積百分比30%～60%，混合料在烘箱中預處理溫度80～110℃，保溫時間30-60 min；

步驟4：將步驟3得到預處理混合料裝入冷壓模具中鋪放均勻進行預成型壓制，制得預成型板料；

步驟5：將步驟4得到的預成型板料裝入熱壓模具中進行熱壓成型，成型結束后，模具自然冷卻至50℃，卸載脫模，制得短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料；

步驟6：將步驟5得到的短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料置于烘箱中后處理，完成成品制備。

3.根據權利要求2所述的一種短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于：所述連續碳纖維束選自聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維中的一種或混合物；所述連續碳纖維束為3k、6k、12k、24k中的一種或幾種。

4.根據權利要求2所述的一種短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟2中，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維長度為5～30mm，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維的樹脂層厚度為0.5～2mm。

5.根據權利要求2所述的一種短切碳纖維增強酚醛樹脂基復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟2中，所述表面包覆酚醛樹脂層的短切碳纖維的樹脂層的固化狀態為不完全固化或完全固化。