本發(fā)明涉及一種碳纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

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。

碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。

碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。

目前市面上的碳纖維強(qiáng)度不足而且容易老化。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種強(qiáng)度高且耐老化的碳纖維及其制備方法。

為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種碳纖維，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維9-11份、碳化鎢粉2-4份、碳化鉿1-3份、碳化鉭4-6份、硼化鋯1-3份、碳化硼2-4份、碳化鉬4-6份、碳化硅9-11份、聚苯乙烯20-22份、PBT塑料18-20份、ABS樹脂23-25份、防老劑2-4份、硫化劑3-5份和PPS塑料15-17份。

進(jìn)一步的，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維11份、碳化鎢粉2份、碳化鉿1份、碳化鉭4份、硼化鋯1份、碳化硼2份、碳化鉬4份、碳化硅9份、聚苯乙烯20份、PBT塑料18份、ABS樹脂23份、防老劑2份、硫化劑3份和PPS塑料15份。

進(jìn)一步的，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維9份、碳化鎢粉4份、碳化鉿3份、碳化鉭6份、硼化鋯3份、碳化硼4份、碳化鉬6份、碳化硅11份、聚苯乙烯22份、PBT塑料20份、ABS樹脂25份、防老劑4份、硫化劑5份和PPS塑料17份。

進(jìn)一步的，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維10份、碳化鎢粉3份、碳化鉿2份、碳化鉭5份、硼化鋯2份、碳化硼3份、碳化鉬5份、碳化硅10份、聚苯乙烯21份、PBT塑料19份、ABS樹脂24份、防老劑3份、硫化劑4份和PPS塑料16份。

本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種碳纖維的制備方法，包括以下步驟：

1）將碳化鉿1-3份、碳化鉭4-6份、硼化鋯1-3份、碳化硼2-4份和碳化鉬4-6份一起倒入到納米粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，制得納米粉末，備用；

2）將聚苯乙烯20-22份、PBT塑料18-20份、ABS樹脂23-25份和PPS塑料15-17份一起倒入到鍋爐中加熱至150℃，然后加入防老劑2-4份和硫化劑3-5份，并繼續(xù)加熱至250℃保持15分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得粘稠溶液，備用?/p>

3）將碳纖維9-11份、碳化鎢粉2-4份、碳化硅9-11份和步驟1）制得的納米粉末一起倒入到步驟2）制得的粘稠液體中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，制得糊狀物，備用?/p>

4）將步驟3）制得的糊狀物倒入到注塑成型設(shè)備中將糊狀物用高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化，即得碳纖維。

本發(fā)明的有益效果是：通過添加有ABS樹脂、PPS塑料和PBT塑料，具有較高的強(qiáng)度和韌性，且有較好的耐腐蝕性能，配合碳纖和碳化鎢粉等材料進(jìn)行增強(qiáng)，使得碳纖維具有優(yōu)秀的強(qiáng)度，通過添加有防老劑，使得碳纖維獲得優(yōu)秀的耐老化性能。

具體實施方式

實施例1：

一種碳纖維，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維11份、碳化鎢粉2份、碳化鉿1份、碳化鉭4份、硼化鋯1份、碳化硼2份、碳化鉬4份、碳化硅9份、聚苯乙烯20份、PBT塑料18份、ABS樹脂23份、防老劑2份、硫化劑3份和PPS塑料15份。

一種碳纖維的制備方法包括以下步驟：

1）將碳化鉿1份、碳化鉭4份、硼化鋯1份、碳化硼2份和碳化鉬4份一起倒入到納米粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，制得納米粉末，備用；

2）將聚苯乙烯20份、PBT塑料18份、ABS樹脂23份和PPS塑料15份一起倒入到鍋爐中加熱至150℃，然后加入防老劑2份和硫化劑3份，并繼續(xù)加熱至250℃保持15分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得粘稠溶液，備用?/p>

3）將碳纖維11份、碳化鎢粉2份、碳化硅9份和步驟1）制得的納米粉末一起倒入到步驟2）制得的粘稠液體中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍频煤隣钗?，備用?/p>

4）將步驟3）制得的糊狀物倒入到注塑成型設(shè)備中將糊狀物用高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化，即得碳纖維。

實施例2：

一種碳纖維，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維9份、碳化鎢粉4份、碳化鉿3份、碳化鉭6份、硼化鋯3份、碳化硼4份、碳化鉬6份、碳化硅11份、聚苯乙烯22份、PBT塑料20份、ABS樹脂25份、防老劑4份、硫化劑5份和PPS塑料17份。

一種碳纖維的制備方法，包括以下步驟：

1）將碳化鉿3份、碳化鉭6份、硼化鋯3份、碳化硼4份和碳化鉬6份一起倒入到納米粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，制得納米粉末，備用；

2）將聚苯乙烯22份、PBT塑料20份、ABS樹脂25份和PPS塑料17份一起倒入到鍋爐中加熱至150℃，然后加入防老劑4份和硫化劑5份，并繼續(xù)加熱至250℃保持15分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得粘稠溶液，備用?/p>

3）將碳纖維10份、碳化鎢粉3份、碳化硅10份和步驟1）制得的納米粉末一起倒入到步驟2）制得的粘稠液體中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，制得糊狀物，備用?/p>

4）將步驟3）制得的糊狀物倒入到注塑成型設(shè)備中將糊狀物用高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化，即得碳纖維。

實施例3：

一種碳纖維，包括以下重量份數(shù)配比的原料：碳纖維10份、碳化鎢粉3份、碳化鉿2份、碳化鉭5份、硼化鋯2份、碳化硼3份、碳化鉬5份、碳化硅10份、聚苯乙烯21份、PBT塑料19份、ABS樹脂24份、防老劑3份、硫化劑4份和PPS塑料16份。

一種碳纖維的制備方法，包括以下步驟：

1）將碳化鉿2份、碳化鉭5份、硼化鋯2份、碳化硼3份和碳化鉬5份一起倒入到納米粉碎機(jī)中進(jìn)行粉碎處理，制得納米粉末，備用；

2）將聚苯乙烯21份、PBT塑料19份、ABS樹脂24份和PPS塑料16份一起倒入到鍋爐中加熱至150℃，然后加入防老劑3份和硫化劑4份，并繼續(xù)加熱至250℃保持15分鐘，充分?jǐn)嚢?，制得粘稠溶液，備用?/p>

3）將碳纖維10份、碳化鎢粉3份、碳化硅10份和步驟1）制得的納米粉末一起倒入到步驟2）制得的粘稠液體中，充分?jǐn)嚢杈鶆?，制得糊狀物，備用?/p>

4）將步驟3）制得的糊狀物倒入到注塑成型設(shè)備中將糊狀物用高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化，即得碳纖維。

實驗例：

將本發(fā)明的碳纖維作為實驗組，現(xiàn)有的碳纖維作為對照組進(jìn)行對照實驗，具體結(jié)果如下表所示：

通過對2組實驗進(jìn)行檢查，本發(fā)明的碳纖維與現(xiàn)有的碳纖維相比耐老化性能、抗壓強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度優(yōu)秀。

本發(fā)明的有益效果是：通過添加有ABS樹脂、PPS塑料和PBT塑料，具有較高的強(qiáng)度和韌性，且有較好的耐腐蝕性能，配合碳纖和碳化鎢粉等材料進(jìn)行增強(qiáng)，使得碳纖維具有優(yōu)秀的強(qiáng)度，通過添加有防老劑，使得碳纖維獲得優(yōu)秀的耐老化性能。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。