[发明专利]一种用于制备碳纤维鱼竿的复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种用于制备碳纤维鱼竿的复合材料，其特征在于，包括以下重量份原料：聚酰亚胺40-50份、聚乙烯纤维10-20份、改性碳纤维10-15份、改性环氧树脂20-30份、硬脂酸钙5-10份、二苯基硅二醇8-15份、巴西棕榈蜡3-5份和二辛脂1-3份；

该用于制备碳纤维鱼竿的复合材料由以下步骤制备而成：

第一步、将聚酰亚胺、聚乙烯纤维、改性碳纤维和改性环氧树脂加入反应釜中，在转速500r/min条件下，温度60-90℃反应2-4h，得第一混合料，向第一混合料中加入硬脂酸钙、二苯基硅二醇、巴西棕榈蜡和二辛脂，温度、转速不变的情况下，继续搅拌2h，得到第二混合料；

第二步、将第二混合料在双螺杆挤出机中挤出造粒，即得用于制备碳纤维鱼竿的复合材料，挤出温度为280℃，螺杆转速为250r/min。

2.根据权利要求1所述的一种用于制备碳纤维鱼竿的复合材料，其特征在于，所述改性碳纤维的制备方法包括以下步骤：

步骤S11、将碳纤维和丙酮按照1g：3-5mL加入三口烧瓶中，温度60℃，转速100-200r/min条件下，回流反应48h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，于100℃烘箱中干燥至恒重，得到除杂碳纤维，将硫酸溶液和硝酸溶液按照体积比3:1混合制得混酸溶液，将除杂碳纤维和混酸溶液按照1g：3-5mL加入四口烧瓶中，80℃下回流反应2h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，得到氧化碳纤维；

步骤S12、将硅烷偶联剂KH-570加入无水乙醇中，配制得到质量分数2％的分散液，向分散液中加入氧化石墨烯，于频率30-50kHz下超声分散5-10min，然后加入四氢呋喃，转速1000r/min条件下，搅拌1h，然后抽滤，将滤饼用去离子水洗涤至洗涤液呈中性，最后于80℃下真空干燥至恒重，得到氨基化氧化石墨烯；

步骤S13、将步骤S12得到的氨基化氧化石墨烯和二甲基甲酰胺加入三口烧瓶中，转速200-300r/min条件下，搅拌20-30min，向三口烧瓶中加入氧化碳纤维，78℃下磁力搅拌5h后，频率20-40kHz下超声分散4h，于130℃烘箱中热处理48h，用质量分数25％的乙醇溶液洗涤至洗涤液pH值为7，最后于80℃下干燥12h，得到初步改性碳纤维；

步骤S14、将碳纳米管和步骤S11中混酸溶液按照1g：3mL加入烧杯中，于50℃下以1500r/min的转速磁力搅拌40min，然后超声处理2-3h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤至中性，于80℃下干燥至恒重，得到氧化碳纳米管，将氧化碳纳米管和二甲基甲酰胺加入烧杯中，超声分散1h后，向烧杯中加入步骤S13得到的初步改性碳纤维，继续超声分散1h，放入70℃恒温水浴中反应12h，抽滤，滤饼用去离子水洗涤3-5次，于100℃烘箱中干燥至恒重，即得所述改性碳纤维。

3.根据权利要求2所述的一种用于制备碳纤维鱼竿的复合材料，其特征在于，步骤S11中所述硝酸溶液为质量分数80％的硝酸溶液，硫酸溶液为质量分数60％的硫酸溶液；步骤S12中所述分散液、氧化石墨烯和四氢呋喃的用量比为40mL：3-5g：15mL；步骤S13中所述氨基化氧化石墨烯、二甲基甲酰胺和氧化碳纤维的用量比为3-5g：25mL：1g，步骤S14中所述氧化碳纳米管、二甲基甲酰胺和初步改性碳纤维的用量比为1-3g：10mL：1-3mL。

4.根据权利要求1所述的一种用于制备碳纤维鱼竿的复合材料，其特征在于，所述改性环氧树脂由以下步骤制成：

步骤S21、向四口烧瓶中加入聚乙二醇和二月桂酸二丁基锡，氮气保护下，转速200-300r/min，25-30℃条件下反应10min后，向四口烧瓶中加入异氟尔酮异氰酸酯，使用红外光谱仪测得-NCO消失时结束反应，得到聚氨酯预聚体；

步骤S22、向三口烧瓶中加入环氧树脂和正丁基缩水甘油醚，在60℃，转速300-500r/min条件下反应30min，然后加入步骤S21得到的聚氨酯预聚体和三乙烯四胺，在水冰浴中搅拌1h后，在25℃烘箱中固化12h后，即得改性环氧树脂。