快速成型模具用碳纤维(粉)/环氧树脂复合材料

摘要

本发明采用短切碳纤维或碳纤维粉(以下用碳纤维(粉)表示)代替传统的玻璃布或者其他纤维布(纸)为增强材料，经过表面处理后，加入环氧树脂体系中，在一定固化条件下，得到碳纤维(粉)/环氧树脂复合材料，用于制造快速成型用模具。该复合材料的制作中，第一个特点是碳纤维(粉)可以直接加入到环氧树脂混合体中，通过人工或者机械的方法浇注成型，代替传统的人工涂覆成型，简化了加工工艺，减低了劳动强度，而且可以实现机械化生产，大幅度提高生产效率。第二个特点是此方法中使用的碳纤维(粉)为工业生产的废料，因此可以大大降低生产成本，同时起到废物利用的作用，有利于环保。所制作出的模具能够满足环氧树脂浇注模具的性能要求。

权利要求

1.一种快速成型模具的制造材料——环氧树脂复合材料的制备方法，其特征如下：主体材料为环氧树脂、固化剂、改性剂、碳纤维，所述碳纤维为短切碳纤维或者碳纤维粉；所述碳纤维经过表面处理以及超声分散后，均匀地混合在环氧树脂以及固化剂中，在一定的温度下，固化成型，得到纤维重量含量为5-50％的复合材料，具体步骤为：(1)碳纤维原料的准备：所述碳纤维用以下热处理方法得到：将碳纤维浸泡于含有

1-10％的偶联剂乙醇溶液中，超声分散后，于室温浸泡30-300分钟，于40-80℃晾干，得到表面改性的碳纤维原料；

(2)混料：将表面改性的碳纤维原料与环氧树脂原料以及固化剂通过超声的方法混合均匀；

(3)成型：将混合均匀的碳纤维环氧树脂混合物倒入成型模具中，再加热到一定的温度，经过一定的时间固化以及后固化，得到碳纤维/环氧树脂复合材料。

2.按照权利要求1所述方法，其特征在于所述固化剂为胺类固化剂。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于100份环氧树脂与10-50％的固化剂，加入

5-50％的表面处理的碳纤维，超声混合均匀，倒入预热的模具内，真空处理，在一定的温度下，经过一定的固化时间，树脂凝胶，再进行后固化，得到碳纤维增强的环氧树脂复合材料。

说明书

快速成型模具用碳纤维(粉)/环氧树脂复合材料

技术领域

[0001] 本发明设计一种制造环氧树脂复合材料的方法，该环氧树脂复合材料可以作为快速成型用环氧树脂模具的成型材料。

背景技术

[0002] 由于环氧树脂的机械、物理性能最好，工艺性也好，环氧树脂制模成为一种现代快速制模技术，并具有制模速度快、成本低等优点，适合制作大型模具，特别适合形状复杂的制品和产品更新换代快速的工业领域。因此，在国外先进国家已得到广泛的应用，特别在汽车制造业、玩具制造业、家电制造业、五金行业和塑料制品等工业系统使用得更为普及。

[0003] 环氧树脂材料虽然强度高，但是材料韧性差，所以环氧树脂材料往往需要经过纤维增强才能更好地使用。传统制造环氧树脂模具所用的增强材料多为玻璃布或者其他纤维布(纸)，[中国专利，申请号：CN97108948.5]，在制作工艺上比较复杂。一般是在处理好的阳模表面进行翻制模具，在翻制阴模前，涂好脱模剂，然后将胶衣树脂按比例混合后刷或者辊涂在上边，厚度控制在0.3mm-0.5mm之间，然后铺覆几层纤维表面毡，用环氧树脂糊制，再用玻璃布加强，用环氧树脂糊制，重复此过程，直到达到设计要求。

[0004] 传统的制作不仅工艺复杂，而且劳动强度高。本发明的目的是建立一种工艺简单，使用范围广、污染小的生产方法，制备可以用于快速模具制造的碳纤维(粉)/环氧树脂复合材料。

[0005] 本发明采用短切碳纤维或者是碳纤维粉(文中用碳纤维(粉)表示这两种纤维)代替传统的玻璃布或者其他纤维布(纸)为增强材料。第一个特点是碳纤维(粉)可以直接通过人工或者机械的方法加入到环氧树脂混合体中，然后浇注成型，得到的碳纤维重量含量为5-50％。用浇注成型代替传统的人工涂覆成型，因而简化了加工工艺，减低了劳动强度，而且可以实现机械化生产，大幅度提高生产效率。第二个特点是此方法中使用的碳纤维(粉)为工业生产的废料，因此可以大大降低生产成本，同时起到废物利用的作用，有利于环保。所制作出的模具能够满足环氧树脂浇注模具的性能要求。

发明内容

[0006] 为了实现上述目的，根据权利要求1所述的本发明，采用原料环氧树脂、固化剂、改性剂、碳纤维(粉)等为主体材料。碳纤维(粉)经过表面处理以及超声分散后，均匀地混合在环氧树脂以及固化剂中，在一定的温度下，固化成型，得到纤维重量含量为5-50％的复合材料，具体步骤为：

[0007] 碳纤维(粉)原料的准备：将碳纤维(粉)采用表面活性剂通过超声预处理，得到表面处理的碳纤维(粉)；

[0008] 混料：将表面处理的碳纤维(粉)原料与环氧树脂原料以及固化剂，通过超声分散的方法，混合均匀；

[0009] 成型：将混合均匀的碳纤维(粉)环氧树脂混合物倒入成型模具中，再加热到一定