用于管道的碳纖維復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于復合材料技術領域，具體涉及用于管道的碳纖維復合材料及其制備方 法。
【背景技術】
[0002] 管道是用管子、管子聯接件和閥門等聯接成的用于輸送氣體、液體或帶固體顆粒 的流體的裝置。管道的用途很廣泛，主要用在給水、排水、供熱、供煤氣、長距離輸送石油和 天然氣、農業灌溉、水力工程和各種工業裝置中。而管道運輸的很多介質對管道本身都有腐 蝕性，還有管道長期冷熱交替工作，受到很大壓力等，所以使用壽命有限，增加工業成本和 不便。
[0003] 碳纖維(carbon fiber，簡稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維 的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石 墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內剛"，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼 鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳 材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。
[0004] 本發明研究制備含有碳纖維的復合材料用于管道，使其運輸介質的同時，耐腐蝕、 耐熱疲勞，使用壽命長。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的是為了提供一種用于管道的碳纖維復合材料及其制備方法，該復合 材料耐腐蝕性好，耐溶劑性好，耐熱疲勞，機械強度高，適用于管道。
[0006] 本發明采用的技術方案如下：
[0007] 用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂30-45 份、碳纖維5-16份、酚醛樹脂15-28份、玻璃纖維4-10份、碳化硅3-8份、二氧化硅2-6份、氧化 鋅1-5份、氫氧化鋁1-4份、云母1-3份、滑石粉0.5-2份。
[0008] 以上所述的用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯 基樹脂38份、碳纖維12份、酚醛樹脂21份、玻璃纖維7份、碳化硅5份、二氧化硅4份、氧化鋅3 份、氫氧化鋁2份、云母2份、滑石粉1份。
[0009] 進一步的，所述二氧化硅和氧化鋅為納米級。
[0010] 以上所述的用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0011] (1)按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化 錯、云母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾；
[0012] (2)再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh;
[0013] (3)將步驟（2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在240-280°C，螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。
[0014]進一步的，所述步驟(3)中擠出機各段溫度控制在260°C。
[0015] 本發明的有益效果為：
[0016] 第一，本發明的復合材料以乙烯基樹脂為基體，采用碳纖維和玻璃纖維增強，使其 耐腐蝕性好，耐溶劑性好，耐熱疲勞，機械強度高，適用于管道，延長管道使用壽命；
[0017] 第二，本發明的復合材料可加工性好，可以加工成管道中要用的連接件、閥門等配 件；
[0018] 第三，本發明制備方法簡便，適于工業生產。
【具體實施方式】
[0019] 下面結合實施例對本發明作進一步的詳細描述，本發明中使用的原料若無特別說 明，均可通過市購獲得。
[0020] 實施例1
[0021] 用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂30份、 碳纖維5份、酚醛樹脂15份、玻璃纖維4份、碳化硅3份、二氧化硅2份、氧化鋅1份、氫氧化鋁1 份、云母1份、滑石粉0.5份，其中所述二氧化硅和氧化鋅為納米級。
[0022] 上述用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0023] (1)按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化 錯、云母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾；
[0024] (2)再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh;
[0025] (3)將步驟(2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在240°C， 螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。
[0026] 實施例2
[0027]用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂34份、 碳纖維8份、酚醛樹脂18份、玻璃纖維5份、碳化硅4份、二氧化硅3份、氧化鋅2份、氫氧化鋁2 份、云母1份、滑石粉1份，其中所述二氧化硅和氧化鋅為納米級。
[0028]上述用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0029] (1)按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化 錯、云母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾；
[0030] (2)再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh;
[0031] (3)將步驟(2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在250°C， 螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。
[0032] 實施例3
[0033]用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂38份、 碳纖維12份、酚醛樹脂21份、玻璃纖維7份、碳化硅5份、二氧化硅4份、氧化鋅3份、氫氧化鋁2 份、云母2份、滑石粉1份，其中所述二氧化硅和氧化鋅為納米級。
[0034]上述用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0035] (1)按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化 錯、云母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾；
[0036] (2)再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh;
[0037] (3)將步驟(2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在260°C， 螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。
[0038] 實施例4
[0039]用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂42份、 碳纖維14份、酚醛樹脂25份、玻璃纖維9份、碳化硅6份、二氧化硅5份、氧化鋅4份、氫氧化鋁3 份、云母3份、滑石粉2份，其中所述二氧化硅和氧化鋅為納米級。
[0040] 上述用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0041] (1)按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化 錯、云母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾；
[0042] (2)再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh;
[0043] (3)將步驟(2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在270°C， 螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。
[0044] 實施例5
[0045]用于管道的碳纖維復合材料，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂45份、 碳纖維16份、酚醛樹脂28份、玻璃纖維10份、碳化硅8份、二氧化硅6份、氧化鋅5份、氫氧化鋁 4份、云母3份、滑石粉2份，其中所述二氧化硅和氧化鋅為納米級。
[0046]上述用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0047] (1)按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化 錯、云母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾；
[0048] (2)再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh;
[0049] (3)將步驟(2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在280°C， 螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。
[0050] 性能測試
[0051]對本發明實施例1-5所得產品進行性能測試，結果如下表：
[0052]表1產品性能測試數據
[0053]
[0055]由上表可見，本發明的復合材料耐腐蝕性好，耐溶劑性好，耐熱疲勞，機械強度高， 適用于管道，其中實施例3效果最佳。
【主權項】
1. 用于管道的碳纖維復合材料，其特征在于，包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基 樹脂30-45份、碳纖維5-16份、酚醛樹脂15-28份、玻璃纖維4-10份、碳化硅3-8份、二氧化硅 2-6份、氧化鋅1 -5份、氫氧化鋁1 -4份、云母1 -3份、滑石粉0.5-2份。2. 根據權利要求1所述的用于管道的碳纖維復合材料，其特征在于，包括按照質量份數 計的如下原料：乙烯基樹脂38份、碳纖維12份、酚醛樹脂21份、玻璃纖維7份、碳化硅5份、二 氧化硅4份、氧化鋅3份、氫氧化鋁2份、云母2份、滑石粉1份。3. 根據權利要求1或2所述的用于管道的碳纖維復合材料，其特征在于，所述二氧化硅 和氧化鋅為納米級。4. 權利要求1或2所述的用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟： (1) 按照質量份數稱取乙烯基樹脂、酚醛樹脂、碳化硅、二氧化硅、氧化鋅、氫氧化鋁、云 母和滑石粉加入到高速混合機中，以210r/min轉速攪拌lh使其混合均勾； (2) 再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續攪拌lh; (3) 將步驟(2)所得混合物料進行雙螺桿擠壓造粒，擠出機各段溫度控制在240-280°C， 螺桿轉速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復合材料。5. 根據權利要求4所述的用于管道的碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，所述步 驟(3)中擠出機各段溫度控制在260°C。
【專利摘要】本發明涉及一種用于管道的碳纖維復合材料及其制備方法，屬于復合材料技術領域。該用于管道的碳纖維復合材料包括按照質量份數計的如下原料：乙烯基樹脂30-45份、碳纖維5-16份、酚醛樹脂15-28份、玻璃纖維4-10份、碳化硅3-8份、二氧化硅2-6份、氧化鋅1-5份、氫氧化鋁1-4份、云母1-3份、滑石粉0.5-2份。本發明的復合材料耐腐蝕性好，耐溶劑性好，機械強度高,應用于管道可運輸絕大多數介質，使用壽命長；本發明制備方法簡便，適于工業生產。
【IPC分類】C08K3/34, C08K3/36, C08K7/06, C08L63/10, C08L61/06, C08K7/14, C08K13/04, C08K3/22
【公開號】CN105623199
【申請號】CN201610114870
【發明人】劉莉, 王爽, 邱晶, 劉曉東, 黃明明
【申請人】蘇州萊特復合材料有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年3月1日