[发明专利]一种轻质高强度碳纤维基复合材料鱼竿

说明书

本发明公开了一种轻质高强度碳纤维基复合材料鱼竿，其特征在于，所述鱼竿的制备方法包括如下步骤：(一)齐聚物溶液的制备，(二)基体树脂的制备，(三)改性碳纳米管/纳米硼纤维复合材料的制备，(四)预浸料的制备，(五)鱼竿的制备。本发明公开的制备方法简单易行，制备得到的碳纤维基复合材料鱼竿价格低廉、重量轻、钢性强、韧性好、牢固度高、抗静电性能和耐老化性能优异。

技术领域

本发明涉及渔具技术领域，尤其涉及一种碳纤维基复合材料鱼竿及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，垂钓已经成为人们一种重要的娱乐、休闲活动，竞技钓鱼也如火如荼地频繁开展。在垂钓过程中必不可少的一类渔具是鱼竿，其在垂钓过程中起到举足轻重的作用。理想的钓鱼竿不仅需要有较好的抗涨强度、屈服强度和伸长率等机械性能，还要求其抗静电性能、韧性和耐老化性能优异。

现有的钓鱼竿本身的材质有玻璃纤维与碳纤维两种，目前主要用到的材质为碳纤维。而碳纤维根据弹性系数模量不同，分为低模量与高模量等。低模量的碳纤维韧性好、牢固度高，但钢性差，重量重；而高模量碳纤维重量轻、钢性强，但是牢固度不高、脆、容易断。另外，由于碳纤维材料具有导电性，价格昂贵，使得碳纤维制造的鱼竿价格高，且不具有绝缘功能。以玻璃纤维为增强材料的鱼竿由于铺贴方式单一，生产出的鱼竿强度和模量都比较低。

要制备出理想的鱼竿，除了需要选择合理的纤维进行增强外，还需要选择合适的基体树脂及鱼竿制备工艺，以提升树脂与纤维之间的结合力，从而提高其机械力学性能，然而现有技术中的基体树脂与纤维之间的结合力不强，在固化过程中，会出现微孔和气泡，在长期高强度高频率的情况下使用，其强度和韧度会下降比较快，易造成杆体变形，杆体表面涂层脱落，使用寿命较短。

因此，开发一种价格低廉、重量轻、钢性强、韧性好、牢固度高、抗静电性能和耐老化性能优异的鱼竿势在必行。

发明内容

为了克服现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种轻质高强度碳纤维基复合材料鱼竿，同时提供其制备方法。本发明通过以下方案实现：

一种碳纤维基复合材料鱼竿的制备方法，包括如下步骤：

Ⅰ齐聚物溶液的制备：将2,4-二氨基-6-乙烯基-S-三嗪、1,4-二(2',3'-环氧丙基)全氟丁烷、阻聚剂和碱性催化剂加入到高沸点溶剂中，在70-80℃下搅拌反应8-12小时，过滤除去碱性催化剂，得到齐聚物溶液；

Ⅱ基体树脂的制备：将经过步骤Ⅰ制备得到的齐聚物溶液中加入4,4'-二苯乙烯二羧酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、4-二甲氨基吡啶形成溶液，再将溶液加入反应釜中，用氮气或惰性气体置换釜内空气，常压下85-95℃反应2.5-3.5小时，再升温至115-125℃反应3-4小时，后升温至225-235℃，初级缩聚反应6-8小时，然后抽真空(500Pa)，加热到240-250℃，再缩聚反应8-10小时，后冷却至室温，调至常压，在水中沉出，将析出的聚合物用乙醚洗3-5次，后旋蒸除去乙醚，得到基体树脂；

Ⅲ改性碳纳米管/纳米硼纤维复合材料的制备：将碳纳米管、纳米硼纤维混合均匀，后分散于乙醇中，再加入硅烷偶联剂KH560，在60-80℃下搅拌反应10-15小时，后取出用二氯甲烷洗3-5次，再置于真空干燥箱中70-80℃下烘10-15小时，得到改性碳纳米管/纳米硼纤维复合材料；

Ⅳ预浸料的制备：将经过步骤Ⅱ制备得到的基体树脂、环氧树脂、2,4,6-三乙烯基环硼氧烷加入到N-甲基吡咯烷酮中配成胶液，再向胶液中加入经过步骤Ⅲ制备得到的改性碳纳米管/纳米硼纤维复合材料、芳纶纤维，搅拌均匀后，得到预浸料；