[發明專利]一種連續高導熱瀝青基碳纖維增強環氧樹脂復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202110272112.2
• 申請日: 2021-03-12
• 公開（公告）號: CN113105714B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 朱世鵬;楊云華;馮志海;李龍;孔磊;紀高寧
• 申請（專利權）人: 航天材料及工藝研究所
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K7/06;C08K9/06;C08K3/04;C08J5/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

1.一種連續高導熱瀝青基碳纖維增強環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟(1)，將高導熱瀝青基碳纖維軸卷置于濕法預浸料排紗機的退繞紗架上，將碳纖維穿過至少兩個定位環，經定位輥下壓后固定在鋪覆有離型紙的濕法預浸料排紗機的卷筒上；

步驟(2)，采用硅烷偶聯劑水解處理導熱無機粒子，清洗干燥后加入到環氧樹脂基體中用于制備環氧樹脂膠液，并將制備的環氧樹脂膠液注入自動注膠系統；

步驟(3)，啟動濕法預浸料排紗機的卷筒，牽引碳纖維卷繞，同時采用自動注膠系統進行連續注膠浸潤，直至卷繞成單向預浸料，然后取下預浸料并晾干；

步驟(4)，將所述晾干的預浸料裁剪、鋪層，采用真空熱壓罐固化成型制備得到復合材料。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述高導熱瀝青基碳纖維的熱導率為500～1100W/(m·K)，拉伸強度為2400～3700MPa，拉伸模量為800～965GPa。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述濕法預浸料排紗機包括退繞紗架、至少兩個定位環、定位輥和卷筒，所述退繞紗架上架設碳纖維軸卷，所述定位環和定位輥位于退繞紗架和卷筒之間，定位輥靠近卷筒，所述碳纖維軸卷上放出的碳纖維在間隔排布的定位環中沿同一直線方向輸送，經定位輥下輥面約束后卷繞至卷筒上。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述硅烷偶聯劑選自硅烷偶聯劑為KH540、KH550、KH560或Z6020中的至少一種。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述環氧樹脂膠液由包括以下質量份的組分制備得到：

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述環氧樹脂基體為三苯基縮水甘油醚基甲烷、三縮水甘油基-p-氨基苯酚或四縮水甘油基二氨基二苯基甲烷中的至少一種；和/或

所述固化劑為甲基四氫鄰苯二甲酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐或納迪克酸酐中的至少一種；和/或

所述導熱無機粒子為羥基化碳納米管、羥基化石墨烯、氧化石墨中的至少一種；和/或

所述促進劑為三亞甲基二胺、2,4,5-三(二甲氨基甲基)苯酚或2-甲基咪唑中的至少一種；和/或

所述溶劑為丙酮、甲苯或二甲苯中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述環氧樹脂膠液的制備方法包括：將清洗干燥后的導熱無機粒子加入到溶劑稀釋的環氧樹脂基體中，采用超聲以頻率20～50KHz分散2～10min，然后加入固化劑和促進劑，攪拌均勻。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述自動注膠系統的注膠頭固定在定位輥后方碳纖維的正上方，注膠速率為20～200ml/min，卷筒卷繞速度為2～8m/min。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述真空熱壓罐固化成型步驟中，固化溫度為80～180℃，壓力0.1～0.6MPa，固化時間為2～6小時。