CN106566042A - 一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料 - Google Patents

一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂12～30份、酚醛环氧树脂10～20份、氟碳树脂5～8份、碳纤维3～8份、1，6一己二醇0.5～1.5份、纳米二氧化钛0.1～0.5份、纳米二氧化硅0.1～0.5份、助剂5～10份。本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，力学性能好，比强度高，比模量大，具有良好的抗疲劳性、抗冲击性，制备出的产品易加工成型，产品质量好，使用寿命长，其制备方法简单，生产成本低，值得推广。

Description

一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，尤其涉及一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
背景技术
树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料，具有极好的力学性能，通常使用玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体。树脂基复合材料在航空、汽车、海洋工业中有广泛的应用。泵是一种用来移动液体、气体或特殊流体介质的装置，即是对流体作功的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵主要用来输送水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等液体，也可输送液、气混合物及含悬浮固体物的液体。泵阀的工作环境各异，往往会用于恶劣条件下，因此对于材料的要求很高。目前树脂基复合材料制备的泵产品很多，其力学性能好，比强度高，比模量大，但是耐磨性、耐腐蚀性及抗疲劳性不佳，随着工业技术的飞速发展，在保证生产成本的前提下，对泵用材料性能的要求越来越高。基于上述陈述，本发明提出了一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂12～30份、酚醛环氧树脂10～20份、氟碳树脂5～8份、碳纤维3～8份、1，6一己二醇0.5～1.5份、纳米二氧化钛0.1～0.5份、纳米二氧化硅0.1～0.5份、助剂5～10份。
优选的，所述的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂14.4～26.25份、酚醛环氧树脂12～17.5份、氟碳树脂6～7份、碳纤维4～6份、1，6一己二醇0.8～1.2份、纳米二氧化钛0.2～0.4份、纳米二氧化硅0.2～0.4份、助剂6～8份。
优选的，所述的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂20份、酚醛环氧树脂15份、氟碳树脂6份、碳纤维5份、1，6一己二醇1份、纳米二氧化钛0.3份、纳米二氧化硅0.3份、助剂7份。
优选的，所述超高分子量聚乙烯树脂、酚醛环氧树脂、氟碳树脂的重量比为2.4～3.75:2～2.5:1。
优选的，所述助剂为偶联剂、润滑剂、增溶剂、阻燃剂、填料，其中各组分的重量百分比为：6～15%偶联剂、10～20%润滑剂、增溶剂6～15%、阻燃剂6～15%、余量为填料。
优选的，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述填料为碳酸钙、滑石粉或硫酸钡中的一种。
本发明还提出了一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在60～90℃的条件下加热熔融后，降温至30～50℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以180～380r/min的转速混合搅拌1～2h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以400～800r/min的转速混合搅拌1～3h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为15～30Kg/min，碳纤维的加入速度为1.2～2.8Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，力学性能好，比强度高，比模量大，具有良好的抗疲劳性、抗冲击性，制备出的产品易加工成型，产品质量好，使用寿命长，本发明还提出了一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料的制备方法，选用自身性能优良的树脂为基体，先与其他辅助原料相混合，最后利用碳纤维增强树脂，从而制得树脂基复合材料，本发明提出的制备方法简单，生产成本低，值得推广。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例一
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂18份、酚醛环氧树脂102份、氟碳树脂5份、碳纤维5份、1，6一己二醇1.2份、纳米二氧化钛0.2份、纳米二氧化硅0.4份、助剂6份。
其中，助剂由12%偶联剂、18%润滑剂、增溶剂8%、阻燃剂12%和余量的填料组成，增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，填料为硫酸钡。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在70℃的条件下加热熔融后，降温至40℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以200r/min的转速混合搅拌1.8h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以500r/min的转速混合搅拌2.5h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为18Kg/min，碳纤维的加入速度为1.5Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
实施例二
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂20份、酚醛环氧树脂15份、氟碳树脂6份、碳纤维6份、1，6一己二醇0.8份、纳米二氧化钛0.1份、纳米二氧化硅0.3份、助剂10份。
其中，助剂由6%偶联剂、15%润滑剂、增溶剂15%、阻燃剂6%和余量的填料组成，增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，填料为碳酸钙。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在60℃的条件下加热熔融后，降温至35℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以250r/min的转速混合搅拌1.5h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以800r/min的转速混合搅拌1h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为25Kg/min，碳纤维的加入速度为2.5Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
实施例三
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂25份、酚醛环氧树脂17份、氟碳树脂7份、碳纤维7份、1，6一己二醇1份、纳米二氧化钛0.4份、纳米二氧化硅0.1份、助剂8份。
其中，助剂由9%偶联剂、20%润滑剂、增溶剂10%、阻燃剂8%和余量的填料组成，增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，填料为滑石粉。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在80℃的条件下加热熔融后，降温至30℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以380r/min的转速混合搅拌1h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以400r/min的转速混合搅拌3h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为30Kg/min，碳纤维的加入速度为2.8Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
实施例四
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂28份、酚醛环氧树脂18份、氟碳树脂8份、碳纤维8份、1，6一己二醇1.5份、纳米二氧化钛0.5份、纳米二氧化硅0.2份、助剂5份。
其中，助剂由15%偶联剂、10%润滑剂、增溶剂6%、阻燃剂15%和余量的填料组成，增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，填料为硫酸钡。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在90℃的条件下加热熔融后，降温至50℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以320r/min的转速混合搅拌1.2h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以700r/min的转速混合搅拌1.5h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为22Kg/min，碳纤维的加入速度为2Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
实施例五
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂15份、酚醛环氧树脂14份、氟碳树脂6份、碳纤维4份、1，6一己二醇0.5份、纳米二氧化钛0.3份、纳米二氧化硅0.5份、助剂9份。
其中，助剂由10%偶联剂、12%润滑剂、增溶剂12%、阻燃剂10%和余量的填料组成，增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，填料为碳酸钙。
其制备方法，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在75℃的条件下加热熔融后，降温至45℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以180r/min的转速混合搅拌2h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以600r/min的转速混合搅拌2h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为15Kg/min，碳纤维的加入速度为1.2Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
本发明提出的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，力学性能好，比强度高，比模量大，具有良好的抗疲劳性、抗冲击性，制备出的产品易加工成型，产品质量好，使用寿命长，本发明还提出了一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料的制备方法，选用自身性能优良的树脂为基体，先与其他辅助原料相混合，最后利用碳纤维增强树脂，从而制得树脂基复合材料，本发明提出的制备方法简单，生产成本低，值得推广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂12～30份、酚醛环氧树脂10～20份、氟碳树脂5～8份、碳纤维3～8份、1，6一己二醇0.5～1.5份、纳米二氧化钛0.1～0.5份、纳米二氧化硅0.1～0.5份、助剂5～10份。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂14.4～26.25份、酚醛环氧树脂12～17.5份、氟碳树脂6～7份、碳纤维4～6份、1，6一己二醇0.8～1.2份、纳米二氧化钛0.2～0.4份、纳米二氧化硅0.2～0.4份、助剂6～8份。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：超高分子量聚乙烯树脂20份、酚醛环氧树脂15份、氟碳树脂6份、碳纤维5份、1，6一己二醇1份、纳米二氧化钛0.3份、纳米二氧化硅0.3份、助剂7份。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，其特征在于，所述超高分子量聚乙烯树脂、酚醛环氧树脂、氟碳树脂的重量比为2.4～3.75:2～2.5:1。
5.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料，其特征在于，所述助剂为偶联剂、润滑剂、增溶剂、阻燃剂、填料，其中各组分的重量百分比为：6～15%偶联剂、10～20%润滑剂、增溶剂6～15%、阻燃剂6～15%、余量为填料。
6.根据权利要求5所述的助剂，其特征在于，所述增容剂为马来酸酐接枝聚乙烯，所述填料为碳酸钙、滑石粉或硫酸钡中的一种。
7.一种耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将所述比重的超高分子量聚乙烯树脂在60～90℃的条件下加热熔融后，降温至30～50℃保护，加入所述比重的酚醛环氧树脂和氟碳树脂，以180～380r/min的转速混合搅拌1～2h，得混合树脂；
S2、将所述比重的1，6一己二醇、纳米二氧化钛、纳米二氧化硅和助剂放入高速混合机中进行混合，混合均匀后得混合辅料；
S3、将步骤S2中所得的混合辅料与步骤S1中所得的混合树脂加入到双螺杆挤出机中，以400～800r/min的转速混合搅拌1～3h后，混合均匀后，从双螺杆挤出机的进料口加入所述比重的碳纤维，控制混合料的挤出速度为15～30Kg/min，碳纤维的加入速度为1.2～2.8Kg/min，使混料与碳纤维共同挤出造粒，即得耐腐蚀泵用碳纤维树脂基复合材料。
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