碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114261111A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202111614277.X(22)申请日2021.12.27(71)申请人西安理工大学地址710048陕西省西安市碑林区金花南路5号(72)发明人钟黎声刘达樊荣邓超白海强刘宇(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214代理人弓长(51)Int.Cl.B29C70/48(2006.01)B29C70/46(2006.01)B29C70/44(2006.01)B29C70/54(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法(57)摘要本发明公开了一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，包括对碳纤维进行预处理，清除表面浆剂与杂物，然后清洗、干燥，得到表面洁净的碳纤维，将纯金属靶材装入多弧离子镀弧头之中，作为阴极，将预处理后的碳纤维装在真空室内转架上，对真空室进行抽真空和升温，然后通入氩气，在碳纤维表面富金属沉积，沉积完成后，取出样品，将样品用石墨纸包裹后放入石墨模具中，然后放入气氛保护炉或真空烧结炉中，将炉温升温至900～1100℃进行原位反应，最后随炉冷却，即获得改性碳纤维，将改性碳纤维与树脂溶液通过真空辅助树脂注射成型工艺，或是模压成型工艺，或是树脂传递模塑成型工艺处理，即可制备出碳纤维增强树脂基复合材料。CN114261111ACN114261111A权利要求书1/1页1.一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对碳纤维进行预处理，清除表面浆剂与杂物，然后清洗、干燥，得到表面洁净的碳纤维；步骤2，将纯金属靶材装入多弧离子镀弧头之中，作为阴极，将预处理后的碳纤维装在真空室内转架上，对真空室进行抽真空和升温，升温至150‑220℃，然后通入氩气，使多弧离子镀中的压力稳定在0.2Pa～0.8Pa，在碳纤维表面富金属沉积，沉积完成后，取出样品；步骤3，将样品用石墨纸包裹后放入石墨模具中，然后放入气氛保护炉或真空烧结炉中，将炉温升温至900～1100℃进行原位反应，最后随炉冷却，即获得改性碳纤维；步骤4，将改性碳纤维与树脂溶液通过真空辅助树脂注射成型工艺，或是模压成型工艺，或是树脂传递模塑成型工艺处理，即可制备出碳纤维增强树脂基复合材料。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤1包括将碳纤维和有机溶剂一起置于索氏提取器中进行提取，清除碳纤维表面上浆剂与杂物，提取温度为50～80℃，提取时间为15h～24h，然后依次在乙醇溶液和水溶液中浸泡5min～10min，最后进行烘干，得到表面洁净的碳纤维。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤1中有机溶剂由体积比为1:1～5:1～5的乙醇、丙酮和四氢呋喃混合制成。4.根据权利要求3所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤1中碳纤维的直径为6μm～7μm，长度为1mm～10mm。5.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤2中的纯金属靶材为铌、钛、钽、钒、钨、铬或钼。6.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤2中，对真空室进行抽真空至3×10‑3～4×10‑4Pa，开启加热装置对真空室进行加热。7.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤2中，在碳纤维表面富金属沉积过程中，靶电压为200V，靶电流为0.9～3A，工件转速为0.5～2转/min，沉积时间为60s～300s。8.根据权利要求1所述的一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法，其特征在于，所述步骤3中，将炉温升温至900～1100℃进行原位反应，升温速率为6～10℃/min，原位反应时间为0.5h～3h。2CN114261111A说明书1/5页碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法技术领域[0001]本发明属于复合材料技术领域，涉及一种碳纤维增强树脂基复合材料界面微区组织调控方法。背景技术[0002]碳纤维增强树脂基兼备碳纤维的高强度和树脂的低比重，表现出优异的综合性能，是目前最先进的复合材料之一，随着现代社会对结构材料的力学性能要求越来越高，仍需不断对其力学性能进行提高和改善。在改性复合材料力学性能方面，主要从三个角度着手研究：一是对树脂进行改性；二是对碳纤维进行表面改性；三是对界面微区进行调控。其中，界面微区的组织对性能有重要影响，是研究热点。[0003]专利C