一种抗静电碳纤维复合材料辊筒及其制备方法与流程

2021-02-02 19:02:06|

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本发明涉及辊筒制备技术领域，具体地说是一种抗静电碳纤维复合材料辊筒及其制备方法。

背景技术：

虽然静电能量不大，但其电压高，固体静电可达到20万伏，液体静电和粉体静电可达数万伏，气体和蒸汽静电可达到1万伏以上。因积累静电的材料的电阻率都很高，其上的静电泄漏很慢，工艺过程产生的静电可能引起爆炸和火灾，也可给人以电击，还可能妨碍生产；

在复合材料辊筒的应用过程中，辊筒与物料之间的接触和摩擦，会使辊筒表面聚集较高的电荷，如果不能及时将电荷消除，将会导致各种危害。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，是提供一种抗静电碳纤维复合材料辊筒及其制备方法，能够解决现有技术中所存在的上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种抗静电碳纤维复合材料辊筒，包括芯模以及缠绕在所述芯模上的抗静电碳纤维，其中，所述抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：80-90份改性环氧树脂、10-15份固化剂、1.5-2份月桂醇、1-2份季铵盐阳离子表面活性剂、2.5-5份碳纳米管。

作为限定，所述芯模包括筒体和轴头，所述筒体两侧设置有所述轴头且所述筒体与所述轴头同轴设置，所述筒体周向均匀开设有八个向所述筒体中心线凹陷的凹槽，所述筒体外表面贴设有碳纤单向预浸布，于所述碳纤单向预浸布外且于所述凹槽内填设有长度大于所述筒体的金属纤维或碳纤预浸布卷制成的条状料，于所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述筒体外以±90°环向缠绕有所述抗静电碳纤维，以裹紧所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述碳纤单向预浸布。

作为更进一步的限定，所述芯模外以20°、25°、30°以及±90°缠绕有所述抗静电碳纤维。

作为另一种限定，所述抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：82-88份改性环氧树脂、11-13份固化剂、1.6-1.8份月桂醇、1.2-1.7份季铵盐阳离子表面活性剂、3-4份碳纳米管。

作为更进一步的限定，所述抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：85份改性环氧树脂、12.5份固化剂、1.75份月桂醇、1.5份季铵盐阳离子表面活性剂、3.75份碳纳米管。

作为另一种限定，所述改性环氧树脂中加入有短切纤维、碳纳米管、导电粉、石墨纤维或导电纤维，所述短切纤维、所述碳纳米管、所述导电粉、所述石墨纤维或所述导电纤维合并缠绕后使辊筒内各处电荷可通过短纤维-长纤维传导，并最终接地。

一种抗静电碳纤维复合材料辊筒的制备方法，包括以下步骤：

(1)确保配料室内环境温度为25℃±2℃，制定抗静电碳纤维的配料表，抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：80-90份改性环氧树脂、10-15份固化剂、1.5-2份月桂醇、1-2份季铵盐阳离子表面活性剂、2.5-5份碳纳米管；

(2)把改性环氧树脂放入烘箱，保持烘箱温度为60-80℃，加热30min；

(3)取80-90份的改性环氧树脂，加入2.5-5份的碳纳米管，搅拌15min，控制搅拌速度为150-200r/min；

(4)加入1.5-2份的月桂醇，搅拌5min；

(5)加入1-2份的季铵盐阳离子表面活性剂，搅拌5min；

(6)放入烘箱，保持烘箱温度为60-80℃，放置20min；

(7)加入10-15份的固化剂，搅拌5min，完成所述抗静电碳纤维的配料;

(8)在芯模外缠绕有所述抗静电碳纤维，缠绕结束后放进烘箱旋转固化。

作为进一步的限定，所述步骤(8)中，所述芯模包括筒体和轴头，所述筒体两侧设置有所述轴头且所述筒体与所述轴头同轴设置，所述筒体周向均匀开设有八个向所述筒体中心线凹陷的凹槽，裁剪合适宽度的碳纤单向预浸布并沿所述筒体外表面紧密贴合，然后剪取长度大于所述筒体的金属纤维或碳纤预浸布卷制成的条状料以填满所述凹槽，再在所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述筒体外以±90°环向缠绕所述抗静电碳纤维，从而裹紧所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述碳纤单向预浸布。

作为进一步的限定，所述芯模外以20°、25°、30°以及±90°缠绕有所述抗静电碳纤维。

本发明由于采用了上述的设计，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本发明的抗静电碳纤维复合材料辊筒及其制备方法通过加入抗静电的表面活性剂，有效减少静电的产生，通过加入短切纤维、碳纳米管、导电粉、石墨纤维、导电纤维能够及时将产生的静电释放掉，能够有效避免复合材料辊筒在使用过程中产生静电危害。本发明适合在抗静电辊筒制备中广泛应用。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例1中所述的超混杂复合材料辊筒的筒体的截面结构示意图；

图2为本发明实施例1中所述的超混杂复合材料辊筒的筒体的立体结构示意图。

图中：1、筒体；2、轴头；3、凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例1

根据本实施例1的抗静电碳纤维复合材料辊筒，包括芯模以及缠绕在所述芯模上的抗静电碳纤维，其中，所述抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：80-90份改性环氧树脂、10-15份固化剂、1.5-2份月桂醇、1-2份季铵盐阳离子表面活性剂、2.5-5份碳纳米管。

本实施例1的抗静电碳纤维复合材料辊筒通过加入抗静电的表面活性剂，有效减少静电的产生，能够有效避免复合材料辊筒在使用过程中产生静电危害。

如图1、图2所示，本实施例1中，所述芯模包括筒体1和轴头2，所述筒体1两侧设置有所述轴头2且所述筒体1与所述轴头2同轴设置，所述筒体1周向均匀开设有八个向所述筒体1中心线凹陷的凹槽3，所述筒体1外表面贴设有碳纤单向预浸布，于所述碳纤单向预浸布外且于所述凹槽3内填设有长度大于所述筒体1的金属纤维或碳纤预浸布卷制成的条状料，于所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述筒体1外以±90°环向缠绕有所述抗静电碳纤维，以裹紧所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述碳纤单向预浸布。

在本实施例1中，金属纤维可以为铜丝或钢丝，其中铜丝导电性更好，钢丝在导电的同时还能给辊筒带来更好的弯曲性能。

优选地，凹槽3的横截面呈半圆型。

本实施例1中，所述芯模外以20°、25°、30°以及±90°缠绕有所述抗静电碳纤维。

优选地，所述抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：82-88份改性环氧树脂、11-13份固化剂、1.6-1.8份月桂醇、1.2-1.7份季铵盐阳离子表面活性剂、3-4份碳纳米管。

更优选地，所述抗静电碳纤维由以下原料按照各自的重量份配比组成：85份改性环氧树脂、12.5份固化剂、1.75份月桂醇、1.5份季铵盐阳离子表面活性剂、3.75份碳纳米管。

优选地，所述改性环氧树脂中加入有短切纤维、碳纳米管、导电粉、石墨纤维或导电纤维，所述短切纤维、所述碳纳米管、所述导电粉、所述石墨纤维或所述导电纤维合并缠绕后使辊筒内各处电荷可通过短纤维-长纤维传导，并最终接地。

此时，通过加入短切纤维、碳纳米管、导电粉、石墨纤维、导电纤维能够及时将产生的静电释放掉，进一步避免复合材料辊筒在使用过程中产生静电危害。

实施例2

根据本实施例2的抗静电碳纤维复合材料辊筒的制备方法，包括以下步骤：

(2)把改性环氧树脂放入烘箱，保持烘箱温度为60-80℃，加热30min；

(3)取80-90份的改性环氧树脂，加入2.5-5份的碳纳米管，搅拌15min，控制搅拌速度为150-200r/min；

(4)加入1.5-2份的月桂醇，搅拌5min；

(5)加入1-2份的季铵盐阳离子表面活性剂，搅拌5min；

(6)放入烘箱，保持烘箱温度为60-80℃，放置20min；

(7)加入10-15份的固化剂，搅拌5min，完成所述抗静电碳纤维的配料;

(8)在芯模外缠绕有所述抗静电碳纤维，缠绕结束后放进烘箱旋转固化。

优选地，所述步骤(8)中，所述芯模包括筒体1和轴头2，所述筒体1两侧设置有所述轴头2且所述筒体1与所述轴头2同轴设置，所述筒体1周向均匀开设有八个向所述筒体1中心线凹陷的凹槽3，裁剪合适宽度的碳纤单向预浸布并沿所述筒体1外表面紧密贴合，然后剪取长度大于所述筒体1的金属纤维或碳纤预浸布卷制成的条状料以填满所述凹槽3，再在所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述筒体1外以±90°环向缠绕所述抗静电碳纤维，从而裹紧所述金属纤维或所述碳纤预浸布卷制成的条状料和所述碳纤单向预浸布。

在本实施例2中，金属纤维可以为铜丝或钢丝，其中铜丝导电性更好，钢丝在导电的同时还能给辊筒带来更好的弯曲性能。

优选地，所述芯模外以20°、25°、30°以及±90°缠绕有所述抗静电碳纤维。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

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