一種碳纖維復(fù)合材料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材料，特別是涉及一種用于自行車配件的碳纖維復(fù)合 材料及其制造方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 碳纖維作為一種高性能纖維，具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、耐輻 射、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，盡管碳纖維可單獨(dú)使用 發(fā)揮某些功能，然而它屬于脆性材料，只有將它與基體材料牢固地結(jié)合在一起，才能利用其 優(yōu)異的力學(xué)性能，使之更好地承載負(fù)荷。因此，碳纖維主要還是在復(fù)合材料中作增強(qiáng)材料， 根據(jù)使用目的不同可選用各種基體材料和復(fù)合方式來達(dá)到所要求的復(fù)合效果。碳纖維可用 來增強(qiáng)樹脂、碳、金屬及各種無機(jī)陶瓷，目前使用得最多、最廣泛的是樹脂基復(fù)合材料，它以 輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材 料，是其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所無法比擬的。在自行車配件方面，碳纖維復(fù)合材料也得到了 長遠(yuǎn)發(fā)展，不過自行車的使用大多處于室外環(huán)境，經(jīng)過長時(shí)間的日曬雨淋，自行車配件表面 往往會(huì)沾染污泥、油污等而變得很臟，而自行車配件材料大多不具備自清潔性能，因此需要 不定期沖洗，給使用者帶來不便。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種碳纖維復(fù)合材料，其具有很好的自清潔性。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] -種碳纖維復(fù)合材料，包括碳纖維-樹脂組合物和氟碳漆層，所述氟碳漆層涂覆于 碳纖維-樹脂組合物的外表面，所述氟碳漆層的厚度為20μπι，所述氟碳漆的重量份組成包 括： 氟碳樹脂 40~55份， 顏料 10~15份， 分散劑 0. 3~0. 8份， 消泡劑 0. 1~0. 6份， 成膜助劑 0.5~1份，
[0007] 防沉劑 1~2份， 流平劑 Θ.5~1份， 偶聯(lián)劑 1~2份， 聚硅氧烷 3~4份， 復(fù)合填料 10-15份；
[0008] 其中，復(fù)合填料由重量比為1:1的納米氧化鋅和納米氧化亞銅組成。
[0009] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述氟碳樹脂為FEVE氟碳樹脂。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述顏料為有機(jī)顏料。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述分散劑為聚丙烯酸鈉。
[0012]優(yōu)選地，本發(fā)明所述消泡劑為BYK141。
[0013] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述成膜助劑為N-甲基吡咯烷酮。
[0014] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述防沉劑為聚酰胺蠟。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述流平劑為丙二醇。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述偶聯(lián)劑為KH550或KH560。
[0017] 本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供上述碳纖維復(fù)合材料的制造方法。
[0018] 為解決上述技術(shù)問題，技術(shù)方案是：
[0019] -種碳纖維復(fù)合材料的制造方法，包括以下步驟：
[0020] (1)將納米氧化鋅粉體和納米氧化亞銅粉體放入研缽中研磨混合均勻后得到復(fù)合 填料，將復(fù)合填料加入去離子水中，攪拌分散均勻后得到復(fù)合填料溶液，將油酸分散于丙酮 中得到濃度為6%的油酸溶液，將復(fù)合填料溶液加入油酸溶液中，油酸與復(fù)合填料的重量比 為1:25,60°C下超聲振蕩30分鐘，減壓抽濾后用去離子水洗滌3次，放入烘箱中90°C下干燥 至恒重，得到改性復(fù)合填料；
[0021] (2)按配方量將顏料、分散劑、消泡劑、偶聯(lián)劑加入攪拌缸，700r/min轉(zhuǎn)速下攪拌30 分鐘，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為1800r/min，攪拌至分散細(xì)度為20μηι，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為800r/min，將氟碳樹脂、 成膜助劑加入攪拌缸，攪拌12分鐘后加入步驟（1)得到的改性填料，繼續(xù)攪拌40分鐘，將防 沉劑、流平劑加入攪拌缸，繼續(xù)攪拌30分鐘后，得到氟碳漆；
[0022] (3)將氟碳漆均勻涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，形成厚度為20μπι的氟碳漆 層，烘干后得到碳纖維復(fù)合材料。
[0023] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0024] 納米氧化鋅和納米氧化亞銅經(jīng)過光照后表面存在有親水的羥基，可在氟碳漆層表 面形成一層水膜，使得復(fù)合材料所沾染的污泥更容易被雨水沖掉，從而提高了復(fù)合材料的 耐沾染污泥性能，另一方面，納米氧化鋅和納米氧化亞銅均具有較好的光解催化作用，可將 油污等有機(jī)污染物氧化成二氧化碳和水以達(dá)到凈化的效果，納米氧化鋅的光催化作用主要 利用紫外線，納米氧化亞銅則能在可見光下發(fā)生光催化作用，二者復(fù)合可大大提高太陽光 利用率，有效提尚復(fù)合材料的光解有機(jī)物性能，進(jìn)而提尚整體的自清潔性;納米氧化梓和納 米氧化亞銅均為無機(jī)物，與氟碳樹脂之間的相容性較差，直接加入對(duì)氟碳漆以及復(fù)合材料 的性能提升效果會(huì)大打折扣，因此本發(fā)明通過油酸對(duì)復(fù)合填料進(jìn)行了表面改性，油酸與復(fù) 合填料之間產(chǎn)生了化學(xué)鍵合，并在復(fù)合填料表面形成了有機(jī)包覆層，改善了其與氟碳樹脂 之間的相容性和界面結(jié)合強(qiáng)度，復(fù)合填料在氟碳樹脂基體內(nèi)能均勻分散且不容易析出，從 而充分發(fā)揮出其自清潔性。
【具體實(shí)施方式】：
[0025] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] 碳纖維復(fù)合材料，包括碳纖維-樹脂組合物和氟碳漆層，氟碳漆層涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，氟碳漆層的厚度為20μπι，氟碳漆的重量份組成包括:FEVE氟碳樹脂45 份，有機(jī)顏料10份，聚丙烯酸鈉0.5份，ΒΥΚ141 0.6份，Ν-甲基吡咯烷酮0.7份，聚酰胺蠟1.2 份，丙二醇〇. 5份，ΚΗ550 1.8份，聚硅氧烷3.2份，復(fù)合填料12份;其中，復(fù)合填料由重量比為 1:1的納米氧化鋅和納米氧化亞銅組成。
[0028]其制造方法包括以下步驟：
[0029] (1)將納米氧化鋅粉體和納米氧化亞銅粉體放入研缽中研磨混合均勻后得到復(fù)合 填料，將復(fù)合填料加入去離子水中，攪拌分散均勻后得到復(fù)合填料溶液，將油酸分散于丙酮 中得到濃度為6%的油酸溶液，將復(fù)合填料溶液加入油酸溶液中，油酸與復(fù)合填料的重量比 為1:25,60°C下超聲振蕩30分鐘，減壓抽濾后用去離子水洗滌3次，放入烘箱中90°C下干燥 至恒重，得到改性復(fù)合填料；
[0030] (2)按配方量將有機(jī)顏料、聚丙烯酸鈉、BYK141、KH550加入攪拌缸，700r/min轉(zhuǎn)速 下攪拌30分鐘，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為1800r/min，攪拌至分散細(xì)度為20μηι，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為800r/min，將 FEVE氟碳樹脂、N-甲基吡咯烷酮加入攪拌缸，攪拌12分鐘后加入步驟（1)得到的改性填料， 繼續(xù)攪拌40分鐘，將聚酰胺蠟、丙二醇加入攪拌缸，繼續(xù)攪拌30分鐘后，得到氟碳漆；
[0031] (3)將氟碳漆均勻涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，形成厚度為20μπι的氟碳漆 層，烘干后得到碳纖維復(fù)合材料。
[0032] 實(shí)施例2
[0033]碳纖維復(fù)合材料，包括碳纖維-樹脂組合物和氟碳漆層，氟碳漆層涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，氟碳漆層的厚度為20μπι，氟碳漆的重量份組成包括:FEVE氟碳樹脂40 份，有機(jī)顏料14份，聚丙烯酸鈉0.8份，BYK141 0.2份，N-甲基吡咯烷酮0.6份，聚酰胺蠟1.4 份，丙二醇〇. 7份，KH560 1.2份，聚硅氧烷3份，復(fù)合填料10份;其中，復(fù)合填料由重量比為1: 1的納米氧化鋅和納米氧化亞銅組成。
[0034] 其制造方法包括以下步驟：
[0035] (1)將納米氧化鋅粉體和納米氧化亞銅粉體放入研缽中研磨混合均勻后得到復(fù)合 填料，將復(fù)合填料加入去離子水中，攪拌分散均勻后得到復(fù)合填料溶液，將油酸分散于丙酮 中得到濃度為6%的油酸溶液，將復(fù)合填料溶液加入油酸溶液中，油酸與復(fù)合填料的重量比 為1:25,60°C下超聲振蕩30分鐘，減壓抽濾后用去離子水洗滌3次，放入烘箱中90°C下干燥 至恒重，得到改性復(fù)合填料；
[0036] (2)按配方量將有機(jī)顏料、聚丙烯酸鈉、BYK141、KH560加入攪拌缸，700r/min轉(zhuǎn)速 下攪拌30分鐘，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為1800r/min，攪拌至分散細(xì)度為20μηι，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為800r/min，將 FEVE氟碳樹脂、N-甲基吡咯烷酮加入攪拌缸，攪拌12分鐘后加入步驟（1)得到的改性填料， 繼續(xù)攪拌40分鐘，將聚酰胺蠟、丙二醇加入攪拌缸，繼續(xù)攪拌30分鐘后，得到氟碳漆；
[0037] (3)將氟碳漆均勻涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，形成厚度為20μπι的氟碳漆 層，烘干后得到碳纖維復(fù)合材料。
[0038] 實(shí)施例3
[0039] 碳纖維復(fù)合材料，包括碳纖維-樹脂組合物和氟碳漆層，氟碳漆層涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，氟碳漆層的厚度為20μπι，氟碳漆的重量份組成包括:FEVE氟碳樹脂55 份，有機(jī)顏料12份，聚丙烯酸鈉0.3份，ΒΥΚ141 0.5份，Ν-甲基吡咯烷酮0.9份，聚酰胺蠟1.8 份，丙二醇〇. 9份，ΚΗ550 2份，聚硅氧烷3.5份，復(fù)合填料14份;其中，復(fù)合填料由重量比為1: 1的納米氧化鋅和納米氧化亞銅組成。
[0040] 其制造方法包括以下步驟：
[0041] (1)將納米氧化鋅粉體和納米氧化亞銅粉體放入研缽中研磨混合均勻后得到混合 填料，將混合填料加入去離子水中，攪拌分散均勻后得到混合填料溶液，將油酸分散于丙酮 中得到濃度為6%的油酸溶液，將混合填料溶液加入油酸溶液中，油酸與混合填料的重量比 為1:25,60°C下超聲振蕩30分鐘，減壓抽濾后用去離子水洗滌3次，放入烘箱中90°C下干燥 至恒重，得到改性混合填料；
[0042] (2)按配方量將有機(jī)顏料、聚丙烯酸鈉、BYK141、KH550加入攪拌缸，700r/min轉(zhuǎn)速 下攪拌30分鐘，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為1800r/min，攪拌至分散細(xì)度為20μηι，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速為800r/min，將 FEVE氟碳樹脂、N-甲基吡咯烷酮加入攪拌缸，攪拌12分鐘后加入步驟（1)得到的改性填料， 繼續(xù)攪拌40分鐘，將聚酰胺蠟、丙二醇加入攪拌缸，繼續(xù)攪拌30分鐘后，得到氟碳漆；
[0043] (3)將氟碳漆均勻涂覆于碳纖維-樹脂組合物的外表面，形成厚度為20μ