本申請(qǐng)屬于新型高分子材料領(lǐng)域，特別是涉及一種碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

碳纖維(carbonfiber，簡(jiǎn)稱cf)，是一種含碳量在95％以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。碳纖維具有耐腐蝕、強(qiáng)度大、高模量，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好等特性，而碳纖維復(fù)合材料繼承了碳纖維的優(yōu)異性能，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。

傳統(tǒng)的碳纖維復(fù)合材料在制備過(guò)程中，都需要對(duì)碳纖維表面進(jìn)行處理，一般通過(guò)表面接枝或者催化活化的手段增加表面活性，從而提高與固化樹(shù)脂的結(jié)合力，但這種手段的弊端在于活化手段會(huì)造成碳纖維表面一定的損傷，并且對(duì)于提高碳纖維間的結(jié)合力，尤其是碳布之間的結(jié)合力的能力十分有限，因此碳纖維復(fù)合材料的層間結(jié)合力一直是其性能短板。

而碳纖維氈作為結(jié)構(gòu)疏松、表面多孔、多官能團(tuán)(c＝o，c-ooh，c-oh等)的特點(diǎn)作為碳纖維中間層，提高碳纖維層間結(jié)合力，避免了傳統(tǒng)工藝中碳纖維布需要表面活化造成碳纖維結(jié)構(gòu)受損導(dǎo)致強(qiáng)度下降的問(wèn)題，綜合提高了碳纖維材料的拉伸、剪切強(qiáng)度，同時(shí)碳纖維氈成本遠(yuǎn)低于碳纖維布，也降低了碳纖維復(fù)合材料的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)一種高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料，包括層疊設(shè)置的多層碳纖維布，相鄰碳纖維布之間結(jié)合有水蒸氣活化后的碳纖維氈，所述碳纖維氈與碳纖維布的接觸面之間結(jié)合有固化的環(huán)氧樹(shù)脂。

相應(yīng)的，本申請(qǐng)還公開(kāi)了一種高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法，包括步驟：

1)、將碳纖維氈進(jìn)行水蒸氣活化；

2)、將活化后的碳纖維氈在環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中充分浸漬；

3)、將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，通過(guò)壓輥軋壓，得到預(yù)浸漬布；

4)、將預(yù)浸漬布放入真空灌注設(shè)備，然后抽真空-灌入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系-加熱固化-脫模，得到碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料。

優(yōu)選的，在上述的高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法中，所述步驟2)中，通過(guò)超聲發(fā)生器促進(jìn)浸漬。

優(yōu)選的，在上述的高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法中，所述超聲發(fā)生器功率為200～400w，浸膠時(shí)間為10～20min。

優(yōu)選的，在上述的高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法中，所述步驟1)中，碳纖維氈活化溫度為700～1000℃、活化時(shí)間為30～80min。

優(yōu)選的，在上述的高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法中，所述步驟4)的環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中，環(huán)氧樹(shù)脂為ep-12、ep-13、ep-16中的一種或多種，固化劑為二氨基二苯甲烷，促進(jìn)劑為2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚。

優(yōu)選的，在上述的高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法中，所述環(huán)氧樹(shù)脂：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚按照質(zhì)量比＝100：(10～20):(20～40)。

優(yōu)選的，在上述的高層間結(jié)合力的碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料及其制備方法中，所述步驟4)中，加熱固化溫度為90～150℃，固化時(shí)間為2～4h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明利用高活性碳纖維氈替代傳統(tǒng)工藝中碳纖維活化工藝，綜合提高了碳纖維材料的拉伸、剪切強(qiáng)度，同時(shí)也降低了碳纖維復(fù)合材料的成本。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過(guò)下列實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明：根據(jù)下述實(shí)施例，可以更好地理解本發(fā)明。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，實(shí)施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結(jié)果僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)也不會(huì)限制權(quán)利要求書(shū)中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。

實(shí)施例1

1)將碳纖維氈通過(guò)700℃水蒸氣活化80min；2)將活化后的碳纖維氈在環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-12：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝100：10:20，并用200w超聲發(fā)生器超聲10min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過(guò)壓輥軋壓，得到預(yù)浸漬布；4)將預(yù)浸漬布放入真空灌注設(shè)備，然后抽真空，灌入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系并加熱至90℃固化4h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能：

實(shí)施例2

1)將碳纖維氈通過(guò)800℃水蒸氣活化60min；2)將活化后的碳纖維氈在環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-13：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝100：15:25，并用300w超聲發(fā)生器超聲15min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過(guò)壓輥軋壓，得到預(yù)浸漬布；4)將預(yù)浸漬布放入真空灌注設(shè)備，然后抽真空，灌入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系并加熱至120℃固化3h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能：

實(shí)施例3

1)將碳纖維氈通過(guò)900℃水蒸氣活化50min；2)將活化后的碳纖維氈在環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-16：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝100：20:40，并用400w超聲發(fā)生器超聲20min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過(guò)壓輥軋壓，得到預(yù)浸漬布；4)將預(yù)浸漬布放入真空灌注設(shè)備，然后抽真空，灌入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系并加熱至150℃固化2h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能：

實(shí)施例4

1)將碳纖維氈通過(guò)1000℃水蒸氣活化30min；2)將活化后的碳纖維氈在環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-12：ep-13：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝40:60：20:30，并用400w超聲發(fā)生器超聲10min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過(guò)壓輥軋壓，得到預(yù)浸漬布；4)將預(yù)浸漬布放入真空灌注設(shè)備，然后抽真空，灌入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系并加熱至150℃固化2h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能：

實(shí)施例5

1)將碳纖維氈通過(guò)1000℃水蒸氣活化30min；2)將活化后的碳纖維氈在環(huán)氧樹(shù)脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-13：ep-16：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝70:30：10:20，并用200w超聲發(fā)生器超聲20min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過(guò)壓輥軋壓，得到預(yù)浸漬布；4)將預(yù)浸漬布放入真空灌注設(shè)備，然后抽真空，灌入環(huán)氧樹(shù)脂固化體系并加熱至120℃固化3h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能：

綜上所述，本發(fā)明利用高活性碳纖維氈結(jié)構(gòu)疏松、表面多孔、多官能團(tuán)(c＝o，c-ooh，c-oh等)的特點(diǎn)作為碳纖維中間層，提高碳纖維層間結(jié)合力，避免了傳統(tǒng)工藝中碳纖維布需要表面活化造成碳纖維結(jié)構(gòu)受損導(dǎo)致強(qiáng)度下降的問(wèn)題，綜合提高了碳纖維材料的拉伸、剪切強(qiáng)度，同時(shí)碳纖維氈成本遠(yuǎn)低于碳纖維布，也降低了碳纖維復(fù)合材料的成本。

最后，還需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。