用于管道的碳纖維復(fù)合材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于管道的碳纖維復(fù)合材料及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 管道是用管子、管子聯(lián)接件和閥門等聯(lián)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(nóng)業(yè)灌溉、水力工程和各種工業(yè)裝置中。而管道運(yùn)輸?shù)暮芏嘟橘|(zhì)對(duì)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(yè)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(qiáng)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(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石 墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維"外柔內(nèi)剛"，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)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?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
[0004] 本發(fā)明研究制備含有碳纖維的復(fù)合材料用于管道，使其運(yùn)輸介質(zhì)的同時(shí)，耐腐蝕、 耐熱疲勞，使用壽命長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了提供一種用于管道的碳纖維復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合 材料耐腐蝕性好，耐溶劑性好，耐熱疲勞，機(jī)械強(qiáng)度高，適用于管道。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0007] 用于管道的碳纖維復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jìn)一步的，所述二氧化硅和氧化鋅為納米級(jí)。
[0010] 以上所述的用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0011] (1)按照質(zhì)量份數(shù)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(cuò)、云母和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)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(xù)攪拌lh;
[0013] (3)將步驟（2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在240-280°C，螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。
[0014]進(jìn)一步的，所述步驟(3)中擠出機(jī)各段溫度控制在260°C。
[0015] 本發(fā)明的有益效果為：
[0016] 第一，本發(fā)明的復(fù)合材料以乙烯基樹脂為基體，采用碳纖維和玻璃纖維增強(qiáng)，使其 耐腐蝕性好，耐溶劑性好，耐熱疲勞，機(jī)械強(qiáng)度高，適用于管道，延長管道使用壽命；
[0017] 第二，本發(fā)明的復(fù)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(fā)明制備方法簡便，適于工業(yè)生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，本發(fā)明中使用的原料若無特別說 明，均可通過市購獲得。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 用于管道的碳纖維復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jí)。
[0022] 上述用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0023] (1)按照質(zhì)量份數(shù)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(cuò)、云母和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)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(xù)攪拌lh;
[0025] (3)將步驟(2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在240°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。
[0026] 實(shí)施例2
[0027]用于管道的碳纖維復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jí)。
[0028]上述用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0029] (1)按照質(zhì)量份數(shù)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(cuò)、云母和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)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(xù)攪拌lh;
[0031] (3)將步驟(2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在250°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。
[0032] 實(shí)施例3
[0033]用于管道的碳纖維復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jí)。
[0034]上述用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0035] (1)按照質(zhì)量份數(shù)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(cuò)、云母和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)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(xù)攪拌lh;
[0037] (3)將步驟(2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在260°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。
[0038] 實(shí)施例4
[0039]用于管道的碳纖維復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jí)。
[0040] 上述用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0041] (1)按照質(zhì)量份數(shù)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(cuò)、云母和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)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(xù)攪拌lh;
[0043] (3)將步驟(2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在270°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。
[0044] 實(shí)施例5
[0045]用于管道的碳纖維復(fù)合材料，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jí)。
[0046]上述用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：
[0047] (1)按照質(zhì)量份數(shù)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(cuò)、云母和滑石粉加入到高速混合機(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)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(xù)攪拌lh;
[0049] (3)將步驟(2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在280°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。
[0050] 性能測試
[0051]對(duì)本發(fā)明實(shí)施例1-5所得產(chǎn)品進(jìn)行性能測試，結(jié)果如下表：
[0052]表1產(chǎn)品性能測試數(shù)據(jù)
[0053]
[0055]由上表可見，本發(fā)明的復(fù)合材料耐腐蝕性好，耐溶劑性好，耐熱疲勞，機(jī)械強(qiáng)度高， 適用于管道，其中實(shí)施例3效果最佳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 用于管道的碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(jù)權(quán)利要求1所述的用于管道的碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，包括按照質(zhì)量份數(shù) 計(jì)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(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于管道的碳纖維復(fù)合材料，其特征在于，所述二氧化硅 和氧化鋅為納米級(jí)。4. 權(quán)利要求1或2所述的用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟： (1) 按照質(zhì)量份數(shù)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(jī)中，以210r/min轉(zhuǎn)速攪拌lh使其混合均勾； (2) 再加入碳纖維和玻璃纖維，繼續(xù)攪拌lh; (3) 將步驟(2)所得混合物料進(jìn)行雙螺桿擠壓造粒，擠出機(jī)各段溫度控制在240-280°C， 螺桿轉(zhuǎn)速為260r/min，即得所述用于管道的碳纖維復(fù)合材料。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于管道的碳纖維復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，所述步 驟(3)中擠出機(jī)各段溫度控制在260°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于管道的碳纖維復(fù)合材料及其制備方法，屬于復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。該用于管道的碳纖維復(fù)合材料包括按照質(zhì)量份數(shù)計(jì)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(fā)明的復(fù)合材料耐腐蝕性好，耐溶劑性好，機(jī)械強(qiáng)度高,應(yīng)用于管道可運(yùn)輸絕大多數(shù)介質(zhì)，使用壽命長；本發(fā)明制備方法簡便，適于工業(yè)生產(chǎn)。
【IPC分類】C08K3/34, C08K3/36, C08K7/06, C08L63/10, C08L61/06, C08K7/14, C08K13/04, C08K3/22
【公開號(hào)】CN105623199
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610114870
【發(fā)明人】劉莉, 王爽, 邱晶, 劉曉東, 黃明明
【申請(qǐng)人】蘇州萊特復(fù)合材料有限公司
【公開日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2016年3月1日