碳纤维高分子复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，具体地说是涉及碳纤维高分子复合材料及其制备方法。
背景技术
高铁、地铁等对所需材料要求严格，往往需要达到隔热、保温、耐寒、隔音、消音、防火的要求。但是，现有的材料中，没有一种可以很好地完全满足上述全部要求。
传统的隔音隔热材料能满足保温、隔热和隔音需求，但本身密度大(约为100-150kg/m3)，大范围的铺设使用必然会增加车厢的重量，对行驶速度和行驶能耗造成影响，提高了运行成本。另外，现有的隔音隔热材料虽然具有阻燃性，可以防止火灾的蔓延，但是高温会造成这类材料发生热熔，热熔产生的高温滴落物会灼伤皮肤和衣物，对人员产生二次伤害，且容易产生有毒浓烟，引发人员呛咳、窒息甚至死亡。
发明内容
本发明的目的在于提供碳纤维高分子复合材料，具有质轻、隔热、保温、耐寒、隔音、消音、防火的优点，在明火中不燃不熔，无滴落物，安全环保；本发明还提供其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
碳纤维高分子复合材料，其按重量份数比包括以下组分制成：预氧丝48-55份、高熔点聚酯纤维17-25份及芳纶纤维48-55份。
优选地，所述高熔点聚酯纤维的熔点为290-300℃。
优选地，所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维或间位芳纶纤维。
上述碳纤维高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预氧丝、高熔点聚酯纤维及芳纶纤维，由自动配料机按配比混合；
(2)将混合后的原料通过开松机预开松和精开松；
(3)将开松后的混合物进行纤维梳理；
(4)梳理后的纤维进行铺网机铺网成絮胎；
(5)絮胎经过带有传送带的热定型机进行定型处理，加热温度为300-310℃，传送带的行走速度为1.5-2.2m/min，加热时间为30-60s；
(6)定型处理后进行收卷、分切、包装。
优选地，步骤(4)絮胎的厚度为28-35mm。
采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：
1、本发明采用预氧丝、高熔点聚酯纤维及芳纶纤维作为原料，高熔点聚酯纤维在热定型时起良好的粘合作用，制得的复合材料质轻，导热系数低，隔热保温防寒性好，隔音吸音性能好，阻燃防火，在明火(蓝火焰)中不燃不熔，无滴落物，安全环保，可广泛应用于高铁车厢、特种服装(如消防服夹层、极地防寒服夹层)、需要静音消音场所等特殊领域。
2、本发明制备方法工艺流程简单明晰，易于掌控，适合批量化生产。
附图说明
图1为本发明复合材料的照片示例图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
碳纤维高分子复合材料，其按重量份数比包括以下组分制成：预氧丝50份、高熔点聚酯纤维20份及芳纶纤维50份。
所述高熔点聚酯纤维的熔点为290-300℃。
所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维。
上述碳纤维高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预氧丝、高熔点聚酯纤维及芳纶纤维，由自动配料机按配比混合；
(2)将混合后的原料通过开松机预开松和精开松；
(3)将开松后的混合物进行纤维梳理；
(4)梳理后的纤维进行铺网机铺网成絮胎；絮胎的厚度为30mm。
(5)絮胎经过带有传送带的热定型机进行定型处理，加热温度为300℃，传送带的行走速度为1.5m/min，加热时间为60s；
(6)定型处理后进行收卷、分切、包装。
实施例2
碳纤维高分子复合材料，其按重量份数比包括以下组分制成：预氧丝48份、高熔点聚酯纤维25份及芳纶纤维55份。
所述高熔点聚酯纤维的熔点为290-300℃。
所述的芳纶纤维为间位芳纶纤维。
上述碳纤维高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预氧丝、高熔点聚酯纤维及芳纶纤维，由自动配料机按配比混合；
(2)将混合后的原料通过开松机预开松和精开松；
(3)将开松后的混合物进行纤维梳理；
(4)梳理后的纤维进行铺网机铺网成絮胎；絮胎的厚度为35mm。
(5)絮胎经过带有传送带的热定型机进行定型处理，加热温度为310℃，传送带的行走速度为2.2m/min，加热时间为41s；
(6)定型处理后进行收卷、分切、包装。
实施例3
碳纤维高分子复合材料，其按重量份数比包括以下组分制成：预氧丝55份、高熔点聚酯纤维17份及芳纶纤维48份。
所述高熔点聚酯纤维的熔点为290-300℃。
所述的芳纶纤维为对位芳纶纤维。
上述碳纤维高分子复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)预氧丝、高熔点聚酯纤维及芳纶纤维，由自动配料机按配比混合；
(2)将混合后的原料通过开松机预开松和精开松；
(3)将开松后的混合物进行纤维梳理；
(4)梳理后的纤维进行铺网机铺网成絮胎；絮胎的厚度为28mm。
(5)絮胎经过带有传送带的热定型机进行定型处理，加热温度为305℃，传送带的行走速度为1.8m/min，加热时间为50s；
(6)定型处理后进行收卷、分切、包装。
实施例1-3所述的预氧丝由日本东丽出品；高熔点聚酯纤维由韩国汇维仕出品(耐高温4080)。
取实施例1-3制备得到的碳纤维高分子复合材料(参见图1)分别进行性能测试，结果参见表1：
表1性能测试结果表
由表1可知，本发明制得的碳纤维高分子复合材料，质轻，导热系数低，隔热保温防寒性好，隔音吸音性能好，阻燃防火，在明火中不燃不熔，无滴落物，具有十分良好的性能。
取实施例1-3制备得到的碳纤维高分子复合材料样品进行甲醛及TVOC检测，检测依据为TCF00000222499(车内材料甲醛和挥发性有机化合物技术规范)。检测结果如表2。
表2甲醛及TVOC检测结果
备注：“N.D.”＝未检出(小于方法检出限)
由表2可知，本发明碳纤维高分子复合材料安全环保性高。
对比例1
对比例1与实施例1的不同之处在于：
高熔点聚酯纤维替换为熔点为180-200℃的聚酯纤维，同时步骤(5)的加热温度为200-210℃。
取对比例1制备得到的复合材料进行性能测试，测试结果中，以下几个指标与表1相比差别较大，如表3所示。
表3对比例1性能测试结果表
由表3可知，对比例1的压缩率不如实施例1、2和3。导热系数和氧指数高于实施例1、2和3，有微量滴落物。对比例1相对于实施例1、2和3，更易燃烧且有滴落物。
对比例1的吸声系数小于实施例1、2和3，吸声隔音性能较差。
对比例2
对比例2与实施例1的不同之处在于：
碳纤维高分子复合材料，其按重量份数比包括以下组分制成：预氧丝40份、高熔点聚酯纤维20份及芳纶纤维50份。
取对比例2制备得到的复合材料进行性能测试，测试结果中，以下几个指标与表1相比差别较大，如表4所示。
表4对比例2性能测试结果表
由表4可知，对比例2的压缩率不如实施例1、2和3。导热系数高于实施例1、2和3，有微量滴落物。对比例2相对于实施例1、2和3，更易燃烧且有滴落物，隔热保温性较差。
以上，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，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
