[发明专利]一种用于支柱的碳纤维复合材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于支柱的碳纤维复合材料及制备方法，属于碳纤维制备技术领域。

背景技术

目前，煤矿生产中常使用单体液压支柱，通过对工作面的顶板进行支护，来保证工作空间的安全。现有技术中，液压支柱使用金属为材质，金属液压支柱本身重量大，搬运过程工人劳动强度大；通常使用中，需对金属表面作电镀防腐处理，对环境污染比较大；同时由于金属的恢复变形能力较差，当液压支柱中的油缸、中缸或活柱在支护过程中发生变形时，将直接影响液压支柱的密封性，严重时还会导致支柱报废。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种用于支柱的碳纤维复合材料及制备方法，制备的复合材料用于支柱后，支柱质量轻，搬运方便；无需电镀处理，减少对环境的污染；复合材料满足支柱的强度要求，能很好的恢复形变，不影响支柱的密封性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于支柱的碳纤维复合材料及制备方法，按重量百分比由下列组份组成：网状碳纤维80～90%，阻燃剂1～5%，防静电剂1～5%，高强度粘接剂3～10%。

所述的网状碳纤维为T300、T500、T800碳纤维的一种；

所述的阻燃剂为氢氧化铝、磷酸三苯酯、十溴二苯乙烷的一种或多种；

所述的防静电剂为聚醚酯乙酰胺、聚氧化乙烯、聚乙二醇双马来酸单酯的一种或多种；所述的高强度粘结剂为环氧树脂、丙烯酸树脂的一种或多种。

本发明还提供了上述用于支柱的碳纤维复合材料的制备方法，该方法的具体步骤为：

（1）将阻燃剂、防静电剂、高强度粘接剂均匀混合搅拌成液态粘稠状；

（2）将步骤（1）中得到的粘稠状样品均匀涂抹在网状碳纤维表面，成型；

（3）将步骤（2）中得到的成型样品在120℃～160℃加热凝固，得到复合材料。

其中，所述的步骤（2）中的成型为卷制成型或气辅成型。

本发明的有益效果是：

（1）本发明制备的碳纤维复合材料，使用的碳纤维密度比金属铝低，但强度却高于钢铁，同时具有耐腐蚀、高模量的特性，通过与阻燃剂、防静电剂、高强度粘接剂进行复合，制备的复合材料承受压强为55MPa～70MPa，承受压强的变形量小于0.5mm，符合液压支柱的性能需求。

（2）本发明制备的碳纤维复合材料用于支柱后，支柱的重量轻，搬运方便，降低了劳动强度。

（3）本发明制备的复合材料防腐能力强，用于支柱不需电镀处理过程，对环境的污染小，实现绿色环保。

（4）本发明制备的复合材料具有一定的韧性，用于支柱后使用过程中发生弹性形变时，支柱可以很快的恢复原状，不影响支柱的密封性。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例一

制备所述的碳纤维复合材料100kg，按重量百分比由下列组分组成：T300碳纤维80%，氢氧化铝5%，聚氧化乙烯5%，环氧树脂10%。

具体步骤如下：

（1）将氢氧化铝、聚氧化乙烯、环氧树脂均匀混合搅拌成液态粘稠状；

（2）将步骤（1）中得到的粘稠状样品均匀涂抹在T300碳纤维表面，卷制成型；

（3）将步骤（2）中得到的成型样品在120℃加热凝固，得到复合材料。

对得到的复合材料进行性能测试，承受压强为58MPa，承受压强后变形量为0.2mm。

实施例二

制备所述的碳纤维复合材料100kg，按重量百分比由下列组分组成：T500碳纤维85%，磷酸三苯酯3%，聚氧化乙烯4%，丙烯酸树脂8%。

具体步骤如下：

（1）将磷酸三苯酯、聚氧化乙烯、丙烯酸树脂均匀混合搅拌成液态粘稠状；

（2）将步骤（1）中得到的粘稠状样品均匀涂抹在T500碳纤维表面，气辅成型；

（3）将步骤（2）中得到的成型样品在140℃加热凝固，得到复合材料。

对得到的复合材料进行性能测试，承受压强为60MPa，承受压强后变形量为0.3mm。

实施例三

制备所述的碳纤维复合材料100kg，按重量百分比由下列组分组成：T800碳纤维90%，磷酸三苯酯2%，聚醚酯乙酰胺2%，环氧树脂6%。

具体步骤如下：

（1）将磷酸三苯酯、聚醚酯乙酰胺、环氧树脂均匀混合搅拌成液态粘稠状；

（2）将步骤（1）中得到的粘稠状样品均匀涂抹在T800碳纤维表面，卷制成型；