[发明专利]一种纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：a)将碳纤维和玄武岩纤维在真空条件下与树脂材料充分接触，再经固化，得到纤维复合材料；所述碳纤维的单丝直径为5μm～9μm，面密度为180g/m²～220g/m²；所述玄武岩纤维的单丝直径为9μm～15μm，面密度为270g/m²～330g/m²；所述碳纤维和玄武岩纤维的质量比为1：(2～13)。与现有技术相比，本发明以碳纤维和玄武岩纤维为主体材料，采用特定工艺及条件，制备得到纤维复合材料；采用本发明提供的制备方法得到的纤维复合材料各项力学性能较好且稳定，并且成本低，能够满足新能源汽车壳体及部件使用需求。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，更具体地说，是涉及一种纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着科学技术的发展，复合材料已经广泛的应用于新能源汽车、航空航天、交通运输、体育器材等领域。目前市场上所用的纤维大多以碳纤维、玻璃纤维和其他化学纤维为主；其中，碳纤维具有质量轻、高强度、高模量、耐磨损、耐化学腐蚀等优良特性，但是其生产成本较高，价格昂贵，在很大程度上限制了其在市场中的推广应用。而玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高，但缺点是性脆、耐磨性较差，并且自2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，特殊用途的纤维，如E玻璃和'475'玻璃纤维在2B类致癌物清单中、连续的玻璃纤维在3类致癌物清单中。

玄武岩纤维是以天然的基性玄武岩矿石为原料，将其破碎后加入熔窑中，在1450-1500℃熔融后制成的纤维，是继碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维之后的第四大高技术纤维。玄武岩纤维在我国分布较广，价格便宜，其纤维制造成本低，而且绿色环保；同时玄武岩纤维具备质量轻、防火隔热、美观和良好的抗拉强度、耐腐蚀、且长期使用不退变、劣化等很多独特的优异性能。相对于碳纤维、玻璃纤维及化学纤维等具有较为明显的优势。

但是，现有技术中的玄武岩纤维复合材料的力学性能还不足以满足一些对力学性能要求比较高的环境，如新能源汽车壳体及部件。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纤维复合材料及其制备方法，采用本发明提供的制备方法得到的纤维复合材料各项力学性能较好且稳定，并且成本低，能够满足新能源汽车壳体及部件使用需求。

本发明提供了一种玄武岩复合材料的制备方法，包括以下步骤：

a)将碳纤维和玄武岩纤维在真空条件下与树脂材料充分接触，再经固化，得到纤维复合材料；

所述碳纤维的单丝直径为5μm～9μm，面密度为180g/m²～220g/m²；

所述玄武岩纤维的单丝直径为9μm～15μm，面密度为270g/m²～330g/m²；

所述碳纤维和玄武岩纤维的质量比为1：(2～13)。

优选的，步骤a)中所述玄武岩纤维包括连续玄武岩纤维纱线、玄武岩纤维布和玄武岩纤维预浸料中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述真空条件的真空度为0.09MPa～0.1MPa。

优选的，步骤a)中所述树脂材料选自乙烯基树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂和酚醛树脂中的一种或多种。

优选的，步骤a)中所述将碳纤维和玄武岩纤维在真空条件下与树脂材料充分接触的过程具体为：

a1)将碳纤维和玄武岩纤维依次铺设到表面擦拭有脱模剂的模具中，再依次铺设脱模布和导流网，最外层用真空袋密封，之后抽真空；