[发明专利]一种复合纤维材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种复合纤维材料、制备方法及其应用，属于复合纤维技术领域，所述复合纤维按照重量份计，包括以下原料：玄武岩纤维20～30份、碳纤维35～40份、芳纶纤维10～15份、玻璃纤维10～12份、醋酸纤维素2～7份、酚醛树脂3～5份，所述制备方法为分别将玄武岩纤维、碳纤维进行改性，然后将其与其它原料混合，进行静电纺丝即可得到复合纤维材料，制备方法简单，所述复合纤维材料可用于建筑、航空航天、汽车、军工领域。

技术领域

本发明涉及复合纤维技术领域，特别是涉及一种复合纤维材料、制备方法及其应用。

背景技术

通常，纤维增强复合材料包括用纤维例如碳纤维增强的树脂基质。纤维增强复合材料通常以下述方法制备，在该方法中，将包含纤维的织物或丝束用树脂浸渍以形成所谓的预浸料。术语预浸料通常用于描述用包括纤维的增强复合材料，所述纤维用树脂浸渍，且处于未固化或部分固化的状态。然后可以通过使预浸料经受足以使树脂固化的条件而将预浸料模塑成最终或半最终模塑的部件。通常，固化如下进行：将模具中的预浸料按足以使树脂固化的温度和时间量加热。环氧树脂通常用于生产纤维增强复合材料。

将碳纤维粘附于树脂基质保持部件的机械强度和防止纤维-碳界面分层是至关重要的。目前为了解决上述技术问题，经常对碳纤维进行表面处理，但是，表面处理存在一些缺点，例如，在一些情况下，表面处理可以导致纤维产生不期望的退化，这导致经受表面处理的碳纤维在实际应用过程中受到限制。因此，表面处理可能不足以在纤维表面上提供所需量的反应性化学基团。

因此，仍然需要改善的复合碳纤维及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合纤维材料、制备方法及其应用，以解决上述现有技术存在的问题，所制备的复合纤维材料具有高结构强度、高隔热、隔音、质轻、耐火的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

技术方案一：

本发明提供了一种复合纤维材料，以重量份计，包括以下原料：

玄武岩纤维20～30份、碳纤维35～40份、芳纶纤维10～15份、玻璃纤维10～12份、醋酸纤维素2～7份、酚醛树脂3～5份。

优选的，所述玄武岩纤维为连续玄武岩纤维。

优选的，所述醋酸纤维素的乙酰基含量为40％～42％。

优选的，所述酚醛树脂的粘度范围为500～1800mPa·S，固含量为50％～75％。

优选的，所述碳纤维的拉伸强度为至少600ksi。

技术方案二：

本发明还提供所述的复合纤维材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按原料配比准确称量原料；

(2)分别对玄武岩纤维、碳纤维进行表面改性处理，得到改性玄武岩纤维和改性碳纤维；

(3)将改性后的玄武岩纤维、改性碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、醋酸纤维素、酚醛树脂溶于乙醇中，得到纺丝原液，经过静电纺丝即得。

优选的，所述玄武岩纤维的改性处理过程为：将玄武岩纤维浸入含胺官能团的电解质溶液中，电解质的浓度为0.01～0.05M，通电，通电电压为3～5V，时间为30～60S。

优选的，所述电解质为四氟硼酸四乙基铵、二(三氟乙烷磺酰基)-酰亚胺锂、四氟硼酸四丁基铵和三氟甲烷磺酸四丁基铵中的一种。

优选的，所述碳纤维表面改性处理过程为：将碳纤维浸入硝酸溶液中，在110℃下处理30-60min。

优选的，硝酸的质量分数为50～60％。