利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2021111624085
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,包括以下步骤:(1)连续碳纤维的前处理:将二维连续碳纤维布裁切成小块,然后将裁切好的连续碳纤维布进行真空热处理,以移除连续碳纤维表面的有机胶后待用,然后冷却至室温;

(2)铝‑硅源的活化前处理:将粒径为微米级的高岭土粉末进行煅烧,以移除其中结合水后形成具有酸激发活性的偏高岭土粉体;

(3)磷酸基地质聚合物浆料的制备:将步骤(2)得到的偏高岭土粉末与磷酸溶液混匀,得到磷酸基地质聚合物浆料;

(4)连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的成型:通过丝网印刷的方式将步骤(3)制得的磷酸基地质聚合物浆料均匀印刷在步骤(1)前处理后的连续碳纤维上,通过重复印刷的方式控制连续碳纤维表面的泥浆厚度,从而控制连续碳纤维与磷酸基地质聚合物基体的体积分数,最后将表面均匀涂覆有磷酸地质聚合物泥浆的连续碳纤维逐层叠放至预处理好的模具上,将两侧模具加压合拢,形成致密的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物粗坯;

(5)固化与脱模养护:将步骤(4)形成的致密粗坯进行初步固化,然后脱模,将脱模后的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物预制体升温,进一步固化,以进一步完成基体的聚合反应;

(6)表面处理:将步骤(5)固化与脱模养护后的复合材料放入硅树脂溶液中浸渍,浸渍结束后取出、晾干,进行交联反应,得到连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料。

2.根据权利要求1所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述真空热处理的温度为1400℃~1800℃,所述真空热处理的时长为0.5h~1h,所述真空热处理的升温速率为1℃/min~5℃/min,所述真空热处理的降温速率为1℃/min~3℃/min。

3.根据权利要求1所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述高岭土的粒径≤5μm,所述煅烧温度为650℃~750℃,时长为4h~6h,升温速率为5℃/min~15℃/min,降温速率为1℃/min~5℃/min。

4.根据权利要求1所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述磷酸溶液由质量分数为85wt%的浓磷酸稀释得到,所述稀释的过程需搅拌24h~48h,所述磷酸溶液的浓度为4mol/L~12mol/L,所述磷酸溶液与所述偏高岭土粉体的质量之比为0.6~1.0∶1。

5.根据权利要求1~4任一项所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,所述模具的内表面涂覆一层脱模剂进行预处理,所述脱模剂为水性脱模剂。

6.根据权利要求1~4任一项所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,所述丝网印刷方式中丝网的目数为100目~400目,所述重复印刷的次数为2次~10次。

7.根据权利要求1~4任一项所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中,所述初步固化的温度为40℃~80℃,初步固化的时间为24h~72h;

和/或,所述步骤(5)中,所述进一步固化的温度为150℃~400℃,进一步固化的时间为

1h~5h,所述升温的速率为1℃/min~5℃/min,进一步固化结束后的降温速率为1℃/min~

3℃/min。

8.根据权利要求1~4任一项所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法,其特征在于,步骤(6)中,所述硅树脂为低发泡型疏水性硅树脂,所述硅树脂溶液所用溶剂为酒精,所述硅树脂溶液的浓度为5%~10wt%,所述浸渍为大气压下浸渍,浸渍时长为4h~6h,所述晾干时长为12h~24h;

和/或,步骤(6)中,所述交联反应的温度为100℃~150℃,所述交联反应的时间为2h~

6h。

9.一种如权利要求1~8任一项所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料的制备方法制得的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料。

10.根据权利要求9所述的连续碳纤维增强磷酸基地质聚合物复合材料,其特征在于,所述复合材料由连续碳纤维和磷酸基地质聚合物构成,所述连续碳纤维均匀分布于磷酸基地质聚合物基体中,所述连续碳纤维的含量按体积分数计为10%~55%,所述复合材料的孔隙率为8.8%~14.5%。