CN102877311A - 一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂及其使用方法 - Google Patents

一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂及其使用方法，它涉及一种上浆剂及其使用方法。本发明是要解决现有对修复碳纤维复合材料进行修复时修复效率低以及成本高的问题。本发明的上浆剂按质量分数是由聚醚酰亚胺、二氯甲烷和助剂制成，其使用方法为：一、将碳纤维在上浆剂中浸渍，形成吸附层；二、进行刮胶处理；三、将刮胶处理后的碳纤维在乙醇中浸渍，取出后浸入蒸馏水中用超声波震荡，然后烘干，得到带有上浆剂的碳纤维；四、带有上浆剂的碳纤维与基体接触，然后进行通电修复。本发明用于碳纤维复合材料修复上浆剂，降低了修复成本并提高了修复效率，修复效率为93～97％。本发明适用于应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。

Description

一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种上浆剂及其使用方法。
背景技术
碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。但由于碳纤维复合材料在损坏后，修复成本高并且修复效率低，因此很多碳纤维复合材料在损坏后被废弃，造成了很大的资源浪费。现在一般采用微球囊修复碳纤维复合材料，但微球囊比较昂贵，成本较高，并且用这种方法修复效率较低，修复效率为60～70％。
发明内容
本发明是要解决现有对修复碳纤维复合材料成本高以及现有方法修复效率低的问题，提供了一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂及其使用方法。
一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由0.05～3份聚醚酰亚胺、97～99.5份二氯甲烷和0.05～3份助剂制成。
用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法是按以下步骤进行：一、将碳纤维在用于碳纤维复合材料修复的上浆剂中浸渍1～15s，形成吸附层；二、然后对浸渍后的碳纤维进行刮胶处理，使吸附层的厚度为0.05～1.3μm；三、将刮胶处理后的碳纤维在乙醇中浸渍1～15s，取出后浸入蒸馏水中用超声波震荡4～6min，超声波的频率90KHz，然后烘干，得到带有上浆剂的碳纤维；四、将步骤三得到的带有上浆剂的碳纤维与基体接触，然后进行通电修复，通电电流为5～10mA，通电时间为0.5～2min。
本发明用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，是能回收利用的有机溶剂，降低了碳纤维复合材料的修复成本。本方法可提高碳纤维/热固性环氧树脂基复合材料的界面结合性能，通电进行热修复使上浆剂融化从而再次固化提高了修复效率，修复效率为93～97％。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由0.05～3份聚醚酰亚胺、97～99.5份二氯甲烷和0.05～3份助剂制成。
本具体实施方式用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，是能回收利用的有机溶剂，降低了修复成本。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由0.5～2.5份聚醚酰亚胺、97.5～99份二氯甲烷和0.5～2.5份助剂制成。其它与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由1～2份聚醚酰亚胺、98～98.5份二氯甲烷和1～2份助剂制成。其它与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由1份聚醚酰亚胺、98份二氯甲烷和1份助剂制成。其它与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，助剂为聚氧乙烯醚与聚氧丙烯醚按任意比混合的混合物、聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或仲辛醇聚氧乙烯醚。其它与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法，是按以下步骤进行：一、将碳纤维在用于碳纤维复合材料修复的上浆剂中浸渍1～15s，形成吸附层；二、然后对浸渍后的碳纤维进行刮胶处理，使吸附层的厚度为0.05～1.3μm；三、将刮胶处理后的碳纤维在乙醇中浸渍1～15s，取出后浸入蒸馏水中用超声波震荡4～6min，超声波的频率90KHz，然后烘干，得到带有上浆剂的碳纤维；四、将步骤三得到的带有上浆剂的碳纤维与基体接触，然后进行通电修复，通电电流为5～10mA，通电时间为0.5～2min。
本实施方式可提高碳纤维/热固性环氧树脂基复合材料的界面结合性能，通电进行热修复使上浆剂融化从而再次固化提高了修复效率，修复效率为93～97％。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是，步骤二中吸附层的厚度为0.05～1.3μm。其它与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是，步骤三中烘干温度为250℃，烘干时间为1h。其它与具体实施方式六或七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式六至八之一不同的是，步骤三中用超声波震荡5min。其它与具体实施方式六至八之一相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式六至九之一不同的是，步骤四中通电电流为7mA，通电时间为1min。其它与具体实施方式六至九之一相同。
通过以下试验验证本发明的有益效果
试验1
1、试验材料
用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由1份聚醚酰亚胺、98份二氯甲烷和1份聚氧乙烯醚制成。
2、试验方法
用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的制备方法为：将1份聚醚酰亚胺溶于98份二氯甲烷中组成主浆料，再加入1份聚氧乙烯醚，搅拌后得到用于碳纤维复合材料修复的上浆剂。
碳纤维复合材料的修复方法为：一、将碳纤维在用于碳纤维复合材料修复的上浆剂中浸渍10s，形成吸附层；二、然后对浸渍后的碳纤维进行刮胶处理，使吸附层的厚度为0.15μm；三、将刮胶处理后的碳纤维在乙醇中浸渍10s，取出后浸入蒸馏水中用超声波震荡5min，超声波的频率90KHz，然后烘干，得到带有上浆剂的碳纤维；四、将步骤三得到的带有上浆剂的碳纤维与热固性环氧树脂接触，然后进行通电修复，通电电流为7mA，通电时间为1min。
3、实验结果
通过界面剪切强度测试测定修复效率为97％。

Claims (10)

1.一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，其特征在于用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由0.05～3份聚醚酰亚胺、97～99.5份二氯甲烷和0.05～3份助剂制成。
2.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，其特征在于用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由0.5～2.5份聚醚酰亚胺、97.5～99份二氯甲烷和0.5～2.5份助剂制成。
3.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，其特征在于用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由1～2份聚醚酰亚胺、98～98.5份二氯甲烷和1～2份助剂制成。
4.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，其特征在于用于碳纤维复合材料修复的上浆剂按质量份数是由1份聚醚酰亚胺98份二氯甲烷和1份助剂制成。
5.根据权利要求1所述的一种用于碳纤维复合材料修复的上浆剂，其特征在于助剂为聚氧乙烯醚与聚氧丙烯醚按任意比混合的混合物、聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚或仲辛醇聚氧乙烯醚。
6.如权利要求1所述的用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法，其特征在于用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法是按以下步骤进行：一、将碳纤维在用于碳纤维复合材料修复的上浆剂中浸渍1～15s，形成吸附层；二、然后对浸渍后的碳纤维进行刮胶处理，使吸附层的厚度为0.05～1.3μm；三、将刮胶处理后的碳纤维在乙醇中浸渍1～15s，取出后浸入蒸馏水中用超声波震荡4～6min，超声波的频率85～95KHz，然后烘干，得到带有上浆剂的碳纤维；四、将步骤三得到的带有上浆剂的碳纤维与基体接触，然后进行通电修复，通电电流为5～10mA，通电时间为0.5～2min。
7.根据权利要求6所述的用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法，其特征在于步骤二中吸附层的厚度为0.05～1.3μm。
8.根据权利要求6所述的用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法，其特征在于步骤三中烘干的温度为250℃，烘干时间为1h。
9.根据权利要求6所述的用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法，其特征在于步骤三中用超声波震荡5min。
10.根据权利要求6所述的用于碳纤维复合材料修复的上浆剂的使用方法，其特征在于步骤四中通电电流为7mA，通电时间为1min。
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