本申請屬于新型高分子材料領域，特別是涉及一種碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法。

背景技術：

碳纖維(carbonfiber，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。碳纖維具有耐腐蝕、強度大、高模量，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好等特性，而碳纖維復合材料繼承了碳纖維的優異性能，在國防軍工和民用方面都是重要材料。

傳統的碳纖維復合材料在制備過程中，都需要對碳纖維表面進行處理，一般通過表面接枝或者催化活化的手段增加表面活性，從而提高與固化樹脂的結合力，但這種手段的弊端在于活化手段會造成碳纖維表面一定的損傷，并且對于提高碳纖維間的結合力，尤其是碳布之間的結合力的能力十分有限，因此碳纖維復合材料的層間結合力一直是其性能短板。

而碳纖維氈作為結構疏松、表面多孔、多官能團(c＝o，c-ooh，c-oh等)的特點作為碳纖維中間層，提高碳纖維層間結合力，避免了傳統工藝中碳纖維布需要表面活化造成碳纖維結構受損導致強度下降的問題，綜合提高了碳纖維材料的拉伸、剪切強度，同時碳纖維氈成本遠低于碳纖維布，也降低了碳纖維復合材料的成本。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法，以克服現有技術中的不足。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

本申請實施例公開一種高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料，包括層疊設置的多層碳纖維布，相鄰碳纖維布之間結合有水蒸氣活化后的碳纖維氈，所述碳纖維氈與碳纖維布的接觸面之間結合有固化的環氧樹脂。

相應的，本申請還公開了一種高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法，包括步驟：

1)、將碳纖維氈進行水蒸氣活化；

2)、將活化后的碳纖維氈在環氧樹脂固化體系中充分浸漬；

3)、將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，通過壓輥軋壓，得到預浸漬布；

4)、將預浸漬布放入真空灌注設備，然后抽真空-灌入環氧樹脂固化體系-加熱固化-脫模，得到碳纖維氈-碳纖維布復合材料。

優選的，在上述的高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法中，所述步驟2)中，通過超聲發生器促進浸漬。

優選的，在上述的高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法中，所述超聲發生器功率為200～400w，浸膠時間為10～20min。

優選的，在上述的高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法中，所述步驟1)中，碳纖維氈活化溫度為700～1000℃、活化時間為30～80min。

優選的，在上述的高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法中，所述步驟4)的環氧樹脂固化體系中，環氧樹脂為ep-12、ep-13、ep-16中的一種或多種，固化劑為二氨基二苯甲烷，促進劑為2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚。

優選的，在上述的高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法中，所述環氧樹脂：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚按照質量比＝100：(10～20):(20～40)。

優選的，在上述的高層間結合力的碳纖維氈-碳纖維布復合材料及其制備方法中，所述步驟4)中，加熱固化溫度為90～150℃，固化時間為2～4h。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明利用高活性碳纖維氈替代傳統工藝中碳纖維活化工藝，綜合提高了碳纖維材料的拉伸、剪切強度，同時也降低了碳纖維復合材料的成本。

具體實施方式

本發明通過下列實施例作進一步說明：根據下述實施例，可以更好地理解本發明。然而，本領域的技術人員容易理解，實施例所描述的具體的物料比、工藝條件及其結果僅用于說明本發明，而不應當也不會限制權利要求書中所詳細描述的本發明。

實施例1

1)將碳纖維氈通過700℃水蒸氣活化80min；2)將活化后的碳纖維氈在環氧樹脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-12：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝100：10:20，并用200w超聲發生器超聲10min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過壓輥軋壓，得到預浸漬布；4)將預浸漬布放入真空灌注設備，然后抽真空，灌入環氧樹脂固化體系并加熱至90℃固化4h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復合材料。

碳纖維復合材料的力學性能：

實施例2

1)將碳纖維氈通過800℃水蒸氣活化60min；2)將活化后的碳纖維氈在環氧樹脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-13：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝100：15:25，并用300w超聲發生器超聲15min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過壓輥軋壓，得到預浸漬布；4)將預浸漬布放入真空灌注設備，然后抽真空，灌入環氧樹脂固化體系并加熱至120℃固化3h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復合材料。

碳纖維復合材料的力學性能：

實施例3

1)將碳纖維氈通過900℃水蒸氣活化50min；2)將活化后的碳纖維氈在環氧樹脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-16：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝100：20:40，并用400w超聲發生器超聲20min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過壓輥軋壓，得到預浸漬布；4)將預浸漬布放入真空灌注設備，然后抽真空，灌入環氧樹脂固化體系并加熱至150℃固化2h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復合材料。

碳纖維復合材料的力學性能：

實施例4

1)將碳纖維氈通過1000℃水蒸氣活化30min；2)將活化后的碳纖維氈在環氧樹脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-12：ep-13：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝40:60：20:30，并用400w超聲發生器超聲10min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過壓輥軋壓，得到預浸漬布；4)將預浸漬布放入真空灌注設備，然后抽真空，灌入環氧樹脂固化體系并加熱至150℃固化2h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復合材料。

碳纖維復合材料的力學性能：

實施例5

1)將碳纖維氈通過1000℃水蒸氣活化30min；2)將活化后的碳纖維氈在環氧樹脂固化體系中充分浸漬，固化體系中ep-13：ep-16：二氨基二苯甲烷：2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚＝70:30：10:20，并用200w超聲發生器超聲20min；3)將充分浸漬的碳纖維氈與碳纖維布層疊，層疊厚度3mm，通過壓輥軋壓，得到預浸漬布；4)將預浸漬布放入真空灌注設備，然后抽真空，灌入環氧樹脂固化體系并加熱至120℃固化3h，脫模得到碳纖維氈-碳纖維布復合材料。

碳纖維復合材料的力學性能：

綜上所述，本發明利用高活性碳纖維氈結構疏松、表面多孔、多官能團(c＝o，c-ooh，c-oh等)的特點作為碳纖維中間層，提高碳纖維層間結合力，避免了傳統工藝中碳纖維布需要表面活化造成碳纖維結構受損導致強度下降的問題，綜合提高了碳纖維材料的拉伸、剪切強度，同時碳纖維氈成本遠低于碳纖維布，也降低了碳纖維復合材料的成本。

最后，還需要說明的是，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。