CN102167884A - 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法 - Google Patents

三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102167884A
CN102167884A CN 201110020980 CN201110020980A CN102167884A CN 102167884 A CN102167884 A CN 102167884A CN 201110020980 CN201110020980 CN 201110020980 CN 201110020980 A CN201110020980 A CN 201110020980A CN 102167884 A CN102167884 A CN 102167884A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
fiber reinforced
dimensional
mould
prefabricated component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN 201110020980
Other languages
English (en)
Inventor
何芳
许小海
黄远
万怡灶
王玉林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University
Original Assignee
Tianjin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University filed Critical Tianjin University
Priority to CN 201110020980 priority Critical patent/CN102167884A/zh
Publication of CN102167884A publication Critical patent/CN102167884A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Woven Fabrics (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Abstract

本发明涉及是一种三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法，属于三维编织碳纤维复合材料技术。该方法过程包括：将聚醚醚酮纤维和碳纤维按照碳纤维体积比混合，进行三维五向混编制成预制件；预制件依次经过氧化处理，再铺放在模具内，升温并加压，然后保温；再升温至380-420℃，然后加压并保温后；经降温处理并脱模得到三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。本发明的优点在于，采用三维编织技术与热压方法结合，过程简单，所制备三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料具有优异的抗蠕变、耐湿热、耐老化、耐摩损等性能。

Description

三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及是一种三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法，属于三维编织碳纤维复合材料技术。
背景技术
三维编织复合材料是近二十年来诞生的一种新型复合材料，可以整体性显著地提高材料的强度，从根本上克服了传统层合板层间剪切强度低、易分层的缺点，已广泛应用于航空航天、医疗和体育等领域。碳纤维是由含碳量高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成。其外形具有显著的各向异性，沿纤维方向表现出很高的强度，碳纤维比重小，因此具有很高的比强度。同时碳纤维还具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀和耐辐照等优异特性。所以碳纤维作为增强体的复合材料具有广阔的应用前景，既可作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。聚醚醚酮(PEEK)树脂是一种高性能的热塑性树脂，具有耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、耐辐照和极其出色的力学性能。此外，PEEK易挤出和注射成型，加工性能好，成型效率较高，因此PEEK在航空航天、汽车、船舶、石油和医疗等领域有着极其广泛的应用。然而传统的三维编织碳纤维增强复合材料是采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备，所用的树脂基体绝大部分是热固性树脂，由于PEEK是热塑性树脂，所以采用RTM制备三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料存在较大困难。三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料若能制备成功，将在航空航天、汽车、石油、机械和船舶等领域获得重要应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法。该方法制备出纤维浸渍充分的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，所制得的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料具有良好的力学性能和广阔的应用前景。
本发明是通过以下技术方案加以实现的，一种三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将聚醚醚酮纤维和碳纤维按照碳纤维占总体积比为15-60％进行三维五向混编制成预制件，编织角θ＝25°。然后将编织好的预制件在浓度为3-10wt％的(NH4)2HPO4溶液中进行氧化处理，煮0.5-1.5h后取出，用去离子水冲洗并干燥。
2)将步骤1)制得的三维混编氧化预制件铺放在模具内，然后将模具放入真空加热罐中，在温度为120-170℃和真空压力为10-100kPa，保温1-3h，得到干燥的三维混编氧化预制件。
3)对步骤2)获得的干燥的预制件以10-20℃/min的升温速率升至温度为380-420℃，保温30-50min，然后加压0.3-0.8MPa，继续保温30-50min。
4)将步骤3)得到的样品以0.5-2℃/min的降温速率降温至150-180℃时，再继续降温低于100℃时脱模得到三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。
本发明的优点在于，采用三维编织技术与热压方法结合，过程简单，成功制备了表面状态良好且纤维浸渍充分的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。该复合材料以性能优异的热塑性树脂PEEK作为基体材料，以高强度碳纤维作为增强体，具有良好综合力学性能的同时，具有优异的抗蠕变、耐湿热、耐老化、耐摩损等性能。
附图说明
图1为本发明实例1制备的碳纤维体积含量为18％的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料微观形貌图。
图2为本发明实例2制备的碳纤维体积含量为36％的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料微观形貌图。
具体实施方式
实例1
将碳纤维体积量为18％和PEEK纤维体积量为82％的混合纤维，按编织角θ＝25°进行三维五向编织制成长1m、宽12mm的预制件。然后将预制件放入浓度为3wt％的(NH4)2HPO4溶液中煮1.5h后，用去离子水反复冲洗，在烘箱温度为80℃进行干燥。将经过氧化处理的三维混编纤维预制件裁剪好并铺放在预先准备的模具里，将模具放入真空加热罐中，加热温度为170℃，开始持续抽真空到真空度为80kPa，并在此温度下保温1h，确保纤维织物充分干燥。然后以15℃/min的速度升温至400℃，保温40min，然后加压0.5MPa，去除真空，继续保温40min，促使碳纤维束完全被浸渍。以1℃/min的降温速率降温至150℃时加快冷却速度，当制品温度低于100℃时脱模，即可获得18％碳纤维含量的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，其微观形貌如图1所示。
实例2
将碳纤维体积量为36％和PEEK纤维体积量为64％的混合纤维，按编织角θ＝25°进行三维五向编织制成长1m、宽12mm的预制件。然后将预制件放入浓度为3wt％的(NH4)2HPO4溶液中煮1.5h后，用去离子水反复冲洗，在烘箱温度为80℃进行干燥。将经过氧化处理的三维混编纤维预制件裁剪好并铺放在预先准备的模具里，将模具放入真空加热罐中，加热温度为170℃，开始持续抽真空到真空度为70kPa，并在此温度下保温1h，确保纤维织物充分干燥。然后以15℃/min的速度升温至400℃，保温40min，然后加压0.8MPa，去除真空，继续保温40min，促使碳纤维束完全被浸渍。以1.5℃/min的降温速率降温至150℃时加快冷却速度，当制品温度低于100℃时脱模，即可获得18％碳纤维含量的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料，其微观结构如图2所示。
实例3
将碳纤维体积量为54％和PEEK纤维体积量为46％的混合纤维，按编织角θ＝25°进行三维五向编织制成长1m、宽12mm的预制件。然后将预制件放入浓度为3wt％的(NH4)2HPO4溶液中煮1.5h后，用去离子水反复冲洗，在烘箱温度为80℃进行干燥。将经过氧化处理的三维混编纤维预制件裁剪好并铺放在预先准备的模具里，将模具放入真空加热罐中，加热温度为170℃，开始持续抽真空到真空度为60kPa，并在此温度下保温1h，确保纤维织物充分干燥。然后以15℃/min的速度升温至400℃，保温40min，然后加压1MPa，去除真空，继续保温40min，促使碳纤维束完全被浸渍。以2℃/min的降温速率降温至150℃时加快冷却速度，当制品温度低于100℃时脱模，即可获得18％碳纤维含量的三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。

Claims (1)

1.一种三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将聚醚醚酮纤维和碳纤维按照碳纤维占总体积比为15-60％进行三维五向混编制成预制件，编织角θ＝25°，然后将编织好的预制件在浓度为3-10wt％的(NH4)2HPO4溶液中进行氧化处理，煮0.5-1.5h后取出，用去离子水冲洗并干燥；
2)将步骤1)制得的三维混编氧化预制件铺放在模具内，然后将模具放入真空加热罐中，在温度为120-170℃和真空压力为10-100kPa，保温1-3h，得到干燥的三维混编氧化预制件；
3)对步骤2)获得的干燥的预制件以10-20℃/min的升温速率升至温度为380-420℃，保温30-50min，然后加压0.3-0.8MPa，继续保温30-50min；
4)将步骤3)得到的样品以0.5-2℃/min的降温速率降温至150-180℃时，再继续降温低于100℃时脱模得到三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料。
CN 201110020980 2011-01-19 2011-01-19 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法 Pending CN102167884A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110020980 CN102167884A (zh) 2011-01-19 2011-01-19 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110020980 CN102167884A (zh) 2011-01-19 2011-01-19 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102167884A true CN102167884A (zh) 2011-08-31

Family

ID=44489214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110020980 Pending CN102167884A (zh) 2011-01-19 2011-01-19 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102167884A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102134372A (zh) * 2011-01-20 2011-07-27 天津市飞荣达科技有限公司 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及制备方法
CN103602039A (zh) * 2013-11-13 2014-02-26 长春工业大学 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法
CN104005172A (zh) * 2014-05-26 2014-08-27 东华大学 一种混杂三维编织预制件的制备方法
CN104024105A (zh) * 2011-11-30 2014-09-03 空中客车简易股份公司 板、具有该板的用于飞机机翼的构件以及用于制造该板的方法
CN104497484A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 天津大学 一种三维编织橡胶涂层碳纤维增强复合材料的制备方法
CN105349849A (zh) * 2015-11-24 2016-02-24 宁波市鄞州永佳连接器件厂（普通合伙） 一种电信连接器
CN106433036A (zh) * 2016-08-29 2017-02-22 天津大学 Pvdf改性三维编织碳纤维结构阻尼复合材料的制备方法
CN108093320A (zh) * 2017-12-23 2018-05-29 广州市尊浪电器有限公司 一种音箱面板
CN114561080A (zh) * 2020-11-27 2022-05-31 天津工业大学 一种结构功能一体化的电磁屏蔽材料及其制备方法
CN114836899A (zh) * 2022-06-06 2022-08-02 沈阳富莱碳纤维有限公司 一种碳纤维毡的制作方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 20090815 李皓 编织纤维增强树脂基复合材料的制备及表面改性研究 B020-11 1 , 第08期 *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102134372A (zh) * 2011-01-20 2011-07-27 天津市飞荣达科技有限公司 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及制备方法
CN104024105A (zh) * 2011-11-30 2014-09-03 空中客车简易股份公司 板、具有该板的用于飞机机翼的构件以及用于制造该板的方法
CN103602039A (zh) * 2013-11-13 2014-02-26 长春工业大学 碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法
CN104005172A (zh) * 2014-05-26 2014-08-27 东华大学 一种混杂三维编织预制件的制备方法
CN104005172B (zh) * 2014-05-26 2016-04-06 东华大学 一种混杂三维编织预制件的制备方法
CN104497484A (zh) * 2014-12-12 2015-04-08 天津大学 一种三维编织橡胶涂层碳纤维增强复合材料的制备方法
CN105349849A (zh) * 2015-11-24 2016-02-24 宁波市鄞州永佳连接器件厂（普通合伙） 一种电信连接器
CN106433036A (zh) * 2016-08-29 2017-02-22 天津大学 Pvdf改性三维编织碳纤维结构阻尼复合材料的制备方法
CN108093320A (zh) * 2017-12-23 2018-05-29 广州市尊浪电器有限公司 一种音箱面板
CN114561080A (zh) * 2020-11-27 2022-05-31 天津工业大学 一种结构功能一体化的电磁屏蔽材料及其制备方法
CN114561080B (zh) * 2020-11-27 2024-06-11 天津工业大学 一种结构功能一体化的电磁屏蔽材料及其制备方法
CN114836899A (zh) * 2022-06-06 2022-08-02 沈阳富莱碳纤维有限公司 一种碳纤维毡的制作方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102167884A (zh) 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备方法
CN102134372A (zh) 三维编织碳纤维增强聚醚醚酮复合材料及制备方法
CN102514206B (zh) 酚醛环氧乙烯基酯树脂碳纤维复合材料的生产方法
CN105152674A (zh) 石墨烯改性炭/炭复合材料受电弓滑板的制备方法
CN103806281B (zh) 碳纤维表面接枝超支化聚甘油改善复合材料界面性能的方法
CN110077013A (zh) 采用预浸胶连续纤维三维编织制造的复合材料及其方法
CN102936148A (zh) 一种高温炉用炭/炭复合材料的制备方法
CN105602000B (zh) 一种二氧化钛改性碳纤维增强树脂基复合材料的制备方法
CN103588496B (zh) 一种改善二维碳/碳复合材料界面结合强度的方法
CN110951103A (zh) 碳纤维增强酚醛气凝胶复合材料及其制备方法和碳纤维增强炭气凝胶复合材料
CN105313350B (zh) 一种三维编织预制体织物的混缝复合材料成型方法
CN111890701A (zh) 一种2.5d纤维机织增强树脂基复合材料及其制备方法
CN102166772B (zh) 利用毛竹生产黑白间隔条纹的游艇材料的加工方法
CN109627034A (zh) 一种高导热c/c复合材料的制备
CN104723577A (zh) 一种碳纤维织物增强聚醚醚酮聚合物复合材料的制备方法
CN104496510A (zh) 一种炭/炭复合材料的制备方法
CN102618014A (zh) 含酚酞侧基的聚芳醚酮(砜)树脂基混杂多尺度复合材料的制备方法
CN102303411B (zh) 碳纤维纸增强酚醛树脂基复合材料的制备方法
CN109411164A (zh) 一种复合支柱绝缘子芯棒及其制备方法
CN106218041B (zh) 一种三维编织输电复合材料横担及其制备方法
CN103507278A (zh) 一种溶液浸渍法制备玻纤布增强热塑性聚氨酯复合材料的方法
CN1333010C (zh) 致密纤维增强聚四氟乙烯基复合材料的制备方法
CN107936559A (zh) 一种自修复的三维碳纤维/记忆合金飞机壳层及其制备方法
CN1603363A (zh) 一类连续纤维增强聚芳醚砜酮先进复合材料的制备
CN104177827A (zh) 一种芳砜纶基碳纤维增强复合材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110831