[發明專利]一種復合纖維材料、制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201911302256.7
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110938895A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 彭利英;衛軍;梁家熙
• 申請（專利權）人: 湖南工程學院
• 主分類號: D01F8/18
• 分類號: D01F8/18;D01F8/12;D01F8/02;D01F8/16;D06M11/65;D06M13/503;D06M13/463;D06M13/438;D06M101/40
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 張煥響

本發明公開了一種復合纖維材料、制備方法及其應用，屬于復合纖維技術領域，所述復合纖維按照重量份計，包括以下原料：玄武巖纖維20～30份、碳纖維35～40份、芳綸纖維10～15份、玻璃纖維10～12份、醋酸纖維素2～7份、酚醛樹脂3～5份，所述制備方法為分別將玄武巖纖維、碳纖維進行改性，然后將其與其它原料混合，進行靜電紡絲即可得到復合纖維材料，制備方法簡單，所述復合纖維材料可用于建筑、航空航天、汽車、軍工領域。

技術領域

本發明涉及復合纖維技術領域，特別是涉及一種復合纖維材料、制備方法及其應用。

背景技術

通常，纖維增強復合材料包括用纖維例如碳纖維增強的樹脂基質。纖維增強復合材料通常以下述方法制備，在該方法中，將包含纖維的織物或絲束用樹脂浸漬以形成所謂的預浸料。術語預浸料通常用于描述用包括纖維的增強復合材料，所述纖維用樹脂浸漬，且處于未固化或部分固化的狀態。然后可以通過使預浸料經受足以使樹脂固化的條件而將預浸料模塑成最終或半最終模塑的部件。通常，固化如下進行：將模具中的預浸料按足以使樹脂固化的溫度和時間量加熱。環氧樹脂通常用于生產纖維增強復合材料。

將碳纖維粘附于樹脂基質保持部件的機械強度和防止纖維-碳界面分層是至關重要的。目前為了解決上述技術問題，經常對碳纖維進行表面處理，但是，表面處理存在一些缺點，例如，在一些情況下，表面處理可以導致纖維產生不期望的退化，這導致經受表面處理的碳纖維在實際應用過程中受到限制。因此，表面處理可能不足以在纖維表面上提供所需量的反應性化學基團。

因此，仍然需要改善的復合碳纖維及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種復合纖維材料、制備方法及其應用，以解決上述現有技術存在的問題，所制備的復合纖維材料具有高結構強度、高隔熱、隔音、質輕、耐火的特點。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

技術方案一：

本發明提供了一種復合纖維材料，以重量份計，包括以下原料：

玄武巖纖維20～30份、碳纖維35～40份、芳綸纖維10～15份、玻璃纖維10～12份、醋酸纖維素2～7份、酚醛樹脂3～5份。

優選的，所述玄武巖纖維為連續玄武巖纖維。

優選的，所述醋酸纖維素的乙酰基含量為40％～42％。

優選的，所述酚醛樹脂的粘度范圍為500～1800mPa·S，固含量為50％～75％。

優選的，所述碳纖維的拉伸強度為至少600ksi。

技術方案二：

本發明還提供所述的復合纖維材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)按原料配比準確稱量原料；

(2)分別對玄武巖纖維、碳纖維進行表面改性處理，得到改性玄武巖纖維和改性碳纖維；

(3)將改性后的玄武巖纖維、改性碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維、醋酸纖維素、酚醛樹脂溶于乙醇中，得到紡絲原液，經過靜電紡絲即得。

優選的，所述玄武巖纖維的改性處理過程為：將玄武巖纖維浸入含胺官能團的電解質溶液中，電解質的濃度為0.01～0.05M，通電，通電電壓為3～5V，時間為30～60S。

優選的，所述電解質為四氟硼酸四乙基銨、二(三氟乙烷磺酰基)-酰亞胺鋰、四氟硼酸四丁基銨和三氟甲烷磺酸四丁基銨中的一種。

優選的，所述碳纖維表面改性處理過程為：將碳纖維浸入硝酸溶液中，在110℃下處理30-60min。

優選的，硝酸的質量分數為50～60％。