[发明专利]一种液晶环氧树脂-碳纤维复合材料及其制备方法有效

专利信息
申请号: 201310535143.8 申请日: 2013-10-31
公开(公告)号: CN103602042A 公开(公告)日: 2014-02-26
发明(设计)人: 吕满庚;郭会龙 申请(专利权)人: 中科院广州化学有限公司
主分类号: C08L63/02 分类号: C08L63/02;C08K9/04;C08K9/02;C08K7/06;C08G59/50;C08G59/24
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 张燕玲
地址: 510000 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 液晶 环氧树脂 碳纤维 复合材料 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于包括如下步骤:

(1)碳纤维表面处理:将碳纤维于二氯甲烷中浸泡清洗100~140h,再取出碳纤维置于蒸馏水中浸泡36~48h,然后取出碳纤维于80~100℃真空干燥24~36h,得到处理后的碳纤维;

(2)复合材料混合液制备:称取摩尔比为2:1的带支链的液晶环氧树脂与固化剂,溶解在二氯甲烷中,得到混合液;再加入步骤(1)处理后的碳纤维,超声震动使碳纤维在混合液中均匀分散,得到复合材料混合液;

(3)固化成型:将复合材料混合液倒入模具中,常温下抽真空至恒重,待溶剂挥发完全,分段固化,开模,得到液晶环氧树脂-碳纤维复合材料。

2.根据权利要求1所述的液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述的碳纤维表面处理为:将碳纤维于二氯甲烷中浸泡清洗100~140h,再取出碳纤维置于蒸馏水中浸泡36~48h,然后取出碳纤维于80~100℃真空干燥24~36h;取出真空干燥后的碳纤维置于含1~10%质量分数胺类环氧树脂固化剂的丙酮溶液中分散处理,再将碳纤维取出放入500~600℃的马弗炉中停留30~40s,取出碳纤维用丙酮溶液洗涤,干燥,得到处理后的碳纤维;

其中,所述的胺类环氧树脂固化剂为脂肪族胺类固化剂和芳香族胺类固化剂的一种以上。

3.根据权利要求2所述的液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:所述胺类环氧树脂固化剂为4,4-二氨基二苯基甲烷、4-氨基苯基氨基砜、4,4-二氨基二苯醚、4,4-二氨基苯基亚砜、甲基间苯二胺及乙二胺的一种以上。

4.根据权利要求1所述的液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于步骤(1)所述的碳纤维表面处理为:将碳纤维于二氯甲烷中浸泡清洗100~140h,再取出碳纤维置于蒸馏水中浸泡36~48h,然后取出碳纤维于80~100℃真空干燥24~36h;将干燥后的碳纤维置于浓硝酸中在100~110℃下搅拌回流1~2h,过滤得的碳纤维再用蒸馏水在100℃下回流24h,过滤,将得到的碳纤维水洗后在100℃下真空干燥24h;然后将真空干燥后的碳纤维置于二氯亚砜中,添加催化剂二甲基甲酰胺加热回流2~3h后,过滤并用四氢呋喃洗涤以去除过量的二氯亚砜,得到固体截留物为酰氯化的碳纤维;再将酰氯化的碳纤维放入含质量分数0.5~1%的4-二甲氨基吡啶、质量分数20~30%的三乙胺及质量分数5~10%的环氧树脂固化剂的四氢呋喃溶液中反应24h,然后依次用四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷、蒸馏水洗涤,再于100℃下真空干燥24h,得到处理后的碳纤维;

其中,所述的环氧树脂固化剂为4,4-二氨基二苯基甲烷、4-氨基苯基氨基砜、4,4-二氨基二苯醚、4,4-二氨基苯基亚砜、甲基间苯二胺及乙二胺的一种以上。

5.根据权利要求1~4任一项所述的液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维或沥青基碳纤维。

6.根据权利要求1~4任一项所述的液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:步骤(1)所述碳纤维为长度1~12mm的短切碳纤维,3K、6K、12K的碳纤维长丝束或者200g、300g规格的单向或双向斜纹碳纤维布。

7.根据权利要求6所述的液晶环氧树脂-碳纤维复合材料的制备方法,其特征在于:当步骤(1)所述碳纤维为长度1~12mm的短切碳纤维时,步骤(3)所述处理后的碳纤维的用量为占带支链的液晶环氧树脂、固化剂及处理后的碳纤维总质量的0.5~5%;

当步骤(1)所述碳纤维为3K、6K、12K的碳纤维长丝束时,步骤(3)所述处理后的碳纤维的用量为占带支链的液晶环氧树脂、固化剂及处理后的碳纤维总质量的10~40%;

当步骤(1)所述碳纤维为200g、300g规格的单向或双向斜纹碳纤维布,步骤(3)所述处理后的碳纤维的用量为占带支链的液晶环氧树脂、固化剂及处理后的碳纤维总质量的20~40%。

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