【CN109912934A】一种木质素环氧树脂碳纤维增强复合材料【专利】

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及力学性能研究摘要：碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有出色的力学性能和优异的耐腐蚀性能，因此在许多领域广泛应用。

本研究使用真空浸渍工艺制备了碳纤维增强环氧树脂基复合材料，并对其力学性能进行了详细研究。

结果表明，制备过程中的浸渍时间、浸渍压力和固化温度对复合材料的力学性能有显著影响。

1. 引言碳纤维增强环氧树脂基复合材料被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。

其具有轻质、高强度、高模量、优异的耐腐蚀性能等特点，因此在替代传统金属材料方面具有巨大潜力。

本研究旨在通过真空浸渍工艺制备碳纤维增强环氧树脂基复合材料，并对其力学性能进行评估和分析。

2. 实验方法2.1 材料准备碳纤维和环氧树脂材料被选作本实验的主要原料。

碳纤维具有优良的力学性能和导电性能，是制备复合材料的理想选择。

环氧树脂具有良好的粘接性能和化学稳定性，可以作为基体材料。

同时，活性固化剂和助剂用于提高复合材料的性能。

2.2 制备过程（1）将环氧树脂均匀涂布在碳纤维上；（2）将涂布好的碳纤维经过真空排气处理；（3）将预处理好的碳纤维进行真空浸渍；（4）浸渍后的碳纤维进行固化过程。

2.3 力学性能测试采用传统的拉伸试验和冲击试验评估复合材料的力学性能。

拉伸试验用于评估复合材料的拉伸强度、弹性模量和断裂应变，冲击试验用于评估复合材料的冲击强度。

3. 结果与讨论3.1 浸渍时间通过改变浸渍时间，研究了浸渍时间对复合材料力学性能的影响。

结果表明，随着浸渍时间的增加，复合材料的拉伸强度和弹性模量呈增加趋势，但当浸渍时间过长时，力学性能开始下降。

这是由于过长的浸渍时间导致材料内部产生孔隙和缺陷。

3.2 浸渍压力通过改变浸渍压力，研究了浸渍压力对复合材料力学性能的影响。

结果显示，随着浸渍压力的增加，复合材料的强度和韧性都得到了提高。

这是由于高压可以更好地填充碳纤维与环氧树脂之间的空隙，提高界面的粘合强度。

碳纤维增强树脂复合材料的制备工艺与性能研究随着工业领域的不断进步，碳纤维增强树脂复合材料逐渐成为了一种热门的材料，因其轻量化、高强度等特点，已被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等领域。

随着市场对其需求不断增加，如何进一步提高这种复合材料的性能和降低其成本也成为了人们关注的一个问题。

一、成分与制备工艺碳纤维增强树脂复合材料是由碳纤维和树脂共同组成的，其中碳纤维充当着骨架支撑的作用，而树脂则起到胶合的作用。

树脂一般采用环氧树脂，具有极好的机械性能，而碳纤维则可分为短纤维和长纤维两种。

制备工艺一般采用手工复合和自动复合两种方式。

手工复合是采用人工将碳纤维放置在模具中，然后涂布树脂，最终进行硬化成型的方式。

而自动复合则是采用机器将碳纤维和树脂进行混合，并在一定条件下进行固化。

二、性能研究碳纤维增强树脂复合材料的性能一般由以下几个方面组成：1.力学性能：包括抗拉强度、弯曲强度、剪切强度等。

其实验测试方法是在试验机上进行拉伸、弯曲、剪切等实验，从而得出样品的力学性能指标。

2.耐热性能：是材料在高温下的稳定性表现。

其实验测试方法是将样品置于高温环境下，测定其失重情况，从而得出其耐高温能力。

3.耐久性能：材料在使用过程中的长期稳定性。

其实验测试方法是进行长时间的负载实验，测定其稳定性。

以上三个方面是碳纤维增强树脂复合材料性能评价的主要指标。

三、进一步提高性能和降低成本在制备工艺方面，进一步提高工艺水平，采用自动化生产设备，可以提高生产效率，降低成本。

在树脂和碳纤维材质选择上，可以选择效益更高、市场价格更为稳定的材质，有效降低成本。

在加强材料设计与计算的创新方面，可以进一步优化当前的设计方案，提高碳纤维增强树脂复合材料的性能。

在未来碳纤维增强树脂复合材料的应用领域将更广泛，如在地面交通工具、船舶、军工等领域将逐渐被应用。

因此，提高这种复合材料的性能是一个持久的研究方向。

碳纤维环氧树脂复合材料碳纤维环氧树脂复合材料是一种高性能、轻质、高强度的材料，具有广泛的应用前景。

它由碳纤维和环氧树脂组成，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于航空航天、汽车、建筑、体育器材等领域。

下面将就碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺、性能特点和应用前景进行介绍。

首先，碳纤维环氧树脂复合材料的制备工艺包括预浸料制备、层叠成型、固化成型等步骤。

在预浸料制备中，需要将碳纤维与环氧树脂进行预浸，使得碳纤维充分浸润于环氧树脂中，以提高复合材料的力学性能。

在层叠成型过程中，需要将预浸料层叠成型，使得碳纤维的取向和层间结构得以优化。

最后，在固化成型过程中，需要对层叠好的预浸料进行固化处理，以形成最终的碳纤维环氧树脂复合材料。

其次，碳纤维环氧树脂复合材料具有优异的性能特点。

首先，它具有高强度和高模量，能够满足高强度、高刚度的要求。

其次，它具有优异的耐腐蚀性能和耐磨损性能，能够在恶劣环境下长期稳定工作。

此外，碳纤维环氧树脂复合材料还具有良好的耐高温性能和耐疲劳性能，能够满足高温、高载荷下的工作要求。

最后，碳纤维环氧树脂复合材料具有广泛的应用前景。

在航空航天领域，它可以用于制造飞机、航天器的结构件，以减轻重量、提高飞行性能。

在汽车领域，它可以用于制造汽车车身、底盘等部件，以提高汽车的安全性和燃油经济性。

在建筑领域，它可以用于制造建筑结构件，以提高建筑的抗震性能和耐久性。

在体育器材领域，它可以用于制造运动器材，如高尔夫球杆、网球拍等，以提高器材的性能和使用寿命。

综上所述，碳纤维环氧树脂复合材料具有制备工艺简单、性能优异、应用前景广阔的特点，是一种具有重要应用价值的新型材料，将在未来得到更广泛的应用和推广。

碳纤维增强复合材料
首先，碳纤维增强复合材料由碳纤维和树脂基体组成。

碳纤维
是一种高强度、高模量的纤维材料，具有优异的力学性能。

而树脂
基体则起到了粘合和保护碳纤维的作用。

常见的树脂基体包括环氧
树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。

碳纤维和树脂基体经过复合工艺，可以形成具有优异性能的碳纤维增强复合材料。

其次，制备碳纤维增强复合材料的工艺包括预浸料成型、手工
层叠成型和自动化成型等。

其中，预浸料成型是一种常用的工艺方法，其过程是将碳纤维与树脂预浸料预先混合，然后通过模具成型、固化等工艺步骤，最终得到碳纤维增强复合材料制品。

另外，自动
化成型技术的发展也为碳纤维增强复合材料的大规模生产提供了可能。

碳纤维增强复合材料具有高强度、高刚度和低密度等优异性能。

其拉伸强度和弹性模量分别是钢的2-5倍和5-10倍，而密度却只有
钢的1/4。

因此，碳纤维增强复合材料在航空航天、汽车、船舶等
领域得到了广泛的应用。

在航空航天领域，碳纤维增强复合材料被
用于制造飞机机身、机翼、尾翼等部件，可以减轻飞机重量，提高
燃油效率。

在汽车领域，碳纤维增强复合材料被用于制造车身、底
盘等部件，可以提高汽车的安全性能和燃油经济性。

在船舶领域，碳纤维增强复合材料被用于制造船体、桅杆等部件，可以提高船舶的航行速度和耐久性。

综上所述，碳纤维增强复合材料具有优异的性能和广泛的应用前景。

随着材料科学技术的不断发展，碳纤维增强复合材料将在更多领域得到应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。

增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂在复合材料领域中起着重要的作用。

复合材料由于其具有轻质、高强度、高模量、耐腐蚀和耐高温等优异性能而被广泛应用于航空、航天、汽车、体育器材等许多领域。

而复合材料的性能取决于树脂基体与纤维的界面结合强度，因此增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂的研发对于进一步提高复合材料的性能具有重要意义。

增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂主要包括胶粘剂、表面处理剂和界面活性剂等。

胶粘剂是一种能够增强环氧树脂与碳纤维之间的结合力的物质。

常见的胶粘剂有环氧树脂胶水和聚氨酯胶水等。

这些胶粘剂能够填充碳纤维与环氧树脂之间的微小间隙，提供更好的结合接触面积，从而提高界面结合强度。

表面处理剂是一种能够改善碳纤维表面性能的物质。

碳纤维表面具有很高的化学活性，易与氧、水等物质发生反应，形成氧化层和羟基。

表面处理剂能够与碳纤维表面的氧化层和羟基发生化学反应，形成化学键，增加碳纤维表面的亲水性和活性，从而提高碳纤维与环氧树脂的黏附性。

界面活性剂是一种能够降低碳纤维表面能量的物质。

碳纤维表面能量高、导致界面能量不匹配，导致界面剪切强度低。

界面活性剂能够与碳纤维表面形成分子结构，形成分子间力，使界面能量降低，增加界面粘接强度。

增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂在应用中需要根据具体的复合材料系统进行选择。

根据不同的复合材料系统，选择合适的助剂能够获得更好的界面结合性能。

同时，增强环氧树脂与碳纤维界面的结合性能还受到多种因素的影响，如碳纤维表面形态、纤维预处理等。

因此，在选择助剂的同时，还需要综合考虑其他因素。

总之，增强环氧树脂与碳纤维界面结合的助剂在复合材料领域中具有重要意义。

通过选择合适的胶粘剂、表面处理剂和界面活性剂等助剂，可以改善碳纤维与环氧树脂的界面结合性能，提高复合材料的力学性能和耐久性。

随着技术的不断进步，研发更先进的助剂将进一步促进增强环氧树脂与碳纤维界面结合的发展，推动复合材料技术的进一步应用和发展。

碳纤维增强材料碳纤维增强材料是一种高性能复合材料，由碳纤维和树脂基体组成。

它具有高强度、高模量、轻质、耐腐蚀和耐磨损等优异特性，因此在航空航天、汽车工业、体育器材和建筑等领域得到广泛应用。

碳纤维是一种由碳原子构成的纤维材料，具有极高的强度和刚度。

它的直径通常在5-10微米之间，比钢铁还要细小。

碳纤维可以通过化学气相沉积、聚丙烯腈纤维炭化和石墨化等工艺制备而成。

在制备碳纤维增强材料时，碳纤维通常以单根或束状形式进行编织、缠绕或层叠，然后与树脂基体进行浸渍和固化，形成复合材料。

树脂基体通常采用环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂或聚酰亚胺树脂等。

这些树脂具有良好的粘接性能和成型性能，能够与碳纤维形成良好的结合，从而提高复合材料的力学性能和耐久性。

碳纤维增强材料具有许多优异的性能。

首先，它具有极高的强度和刚度，比重量相同的金属材料要轻很多。

其次，它具有良好的耐腐蚀性能，能够在恶劣的环境下长期使用。

此外，碳纤维增强材料还具有良好的疲劳性能和耐磨损性能，能够在长期使用过程中保持稳定的性能。

在航空航天领域，碳纤维增强材料被广泛应用于飞机机翼、机身、尾翼和发动机罩等部件，能够显著减轻飞机的重量，提高飞行性能和燃油经济性。

在汽车工业领域，碳纤维增强材料被应用于车身、底盘和发动机部件，能够提高汽车的安全性能和燃油经济性。

在体育器材领域，碳纤维增强材料被应用于高尔夫球杆、网球拍和自行车等器材，能够提高器材的性能和使用寿命。

在建筑领域，碳纤维增强材料被应用于桥梁、楼梯和地板等结构件，能够提高建筑的抗震性能和耐久性。

总之，碳纤维增强材料具有极高的强度、刚度和耐久性，能够在航空航天、汽车工业、体育器材和建筑等领域发挥重要作用。

随着科学技术的不断进步，碳纤维增强材料将会得到更广泛的应用，并为人类社会的发展做出更大的贡献。

碳纤维增强复合材料用环氧树脂研究进展摘要：综述了环氧树脂的合成方法、固化方法以及改性的研究现状以及理论知识，介绍了碳纤维增强环氧树脂复合材料的生产和性能，重点讲述了环氧树脂的改性方法。

关键词：环氧树脂；碳纤维；复合材料；改性碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量、综合性能优异的新型纤维材料，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。

碳纤维作为一种高性能纤维,具有高强度、高模量、耐高温、抗化学腐蚀、抗蠕变、耐辐射、耐疲劳、导电、传热和热膨胀系数小等诸多优异性能。

此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1]。

碳纤维既可用作结构材料来承载负荷,又可用作功能材料。

因此在国内外碳纤维及其复合材料近几年的发展都十分迅速。

碳纤维的制备是有机纤维进行碳化的过程，在惰性气体中将含碳的有机物加热到3000℃左右，非碳元素脱离，碳元素含量逐步增大并最终形成碳纤维。

其典型的宏观结构如图1所示。

图1 碳纤维的宏观结构a 整体效果b 局部效果1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷合成了树脂状产物，1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物，在19世纪末20世纪初的这两个重大发现揭开了环氧树脂走向世界的帷幕。

环氧树脂是一类重要的热固性树脂,是聚合物复合材料中应用最广泛的基体树脂。

环氧树脂具有优异的粘接性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能、化学稳定性能、耐高低温性能,以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点,在胶粘剂、电子仪表、轻工、建筑、机械、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料及先进复合材料等领域得到广泛应用[2]。

我国环氧树脂的研制开始于1956年，在上海、沈阳两地首获成功，并在1958年于上海首先开始了工业化生产。

到了60年代中期国内开始研究新型的环氧树脂，如脂环族环氧树脂、酚醛环氧树脂、缩水甘油酯环氧树脂、聚丁二烯环氧树脂等种类，70年代末着手开发了元素改性环氧树脂、特种环氧树脂等诸多新品种。

专利名称：一种碳纤维增强树脂基复合材料表面金镀层的制备方法
专利类型：发明专利
发明人：刘云彦,李家峰,靳宇,李思振,陈学成,白晶莹,曹克宁,王景润,徐俊杰,王旭光
申请号：CN201811271759.8
申请日：20181029
公开号：CN109338341A
公开日：
20190215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种碳纤维增强树脂基复合材料表面金镀层的制备方法，特别涉及电修饰活性点辅助作用下的碳纤维增强树脂基复合材料表面金镀层的制备方法，该方法应用于航天器星载反射面天线、波导阵列天线、喇叭阵列天线表面高精度金镀层，属于表面工程技术领域。

本发明能够在碳纤维增强氰酸脂复合材料表面制备外观均匀、可承受‑196℃～120℃高低温冲击100次、电阻率
≤0.05μΩ*m的金镀层。

申请人：北京卫星制造厂有限公司
地址：100190 北京市海淀区知春路63号
国籍：CN
代理机构：中国航天科技专利中心
代理人：张丽娜
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