新材料及其应用

本发明公开了一种碳纤维基抗穿刺橡胶复合材料及其制备方法，涉及橡胶/碳纤维复合材料技术领域。包括下述重量份原料：橡胶100，2,2'‑二烯丙基双酚A 5～10，液体丁腈橡胶8～15，短切碳纤维0.5～2.0，硫化活性剂3～5，表面活性剂0.5～2.0，交联剂0.5～2.5，硫化促进剂0.5～3.5，防老剂0.5～3.0，补强剂15～30。制备方法：短切碳纤维在110～140℃分散于2,2'‑二烯丙基双酚A和液体丁腈橡胶中，形成橡胶化碳纤维，再与橡胶经混炼、硫化交联后得产品。橡胶由天然橡胶和合成橡胶组成，合成橡胶为丁腈橡胶和丁苯橡胶，或者为丁腈橡胶和顺丁橡胶，或者为丁腈橡胶、丁苯橡胶和顺丁橡胶。该复合材料性能稳定，制备工艺简单，效率高，成本低，碳纤维在橡胶中分散效果好。

短纤维增强橡胶复合材料(SFRC)是将短纤维分散在橡胶基质中，使之与橡胶复合制成类似聚合物共混体的增强性复合材料。SFRC既具有橡胶的弹性，同时又保持了纤维的强度和刚度，用其制造的制品具有高强度、高模量、耐撕裂、抗溶胀等优良性能，既可沿用传统橡胶工艺加工，又能通过控制短纤维在制品中的取向实现对制品性能的设计。这种材料能够将橡胶的柔性和短纤维的刚性很好地结合在一起，从而赋予材料以高模量、高抗刺扎性、高撕裂强度以及低伸长下的高应力和各向异性等特点。

本发明通过碳纤维的橡胶化将短切碳纤维与橡胶有机的结合在一起，解决了碳纤维在橡胶基体中分散效果差、易于自聚集和相分离的难题，使复合材料中各组份间能够充分发挥协同效应，为制备高性能橡胶/碳纤维复合材料提供了技术保障。此外，该制备方法操作简单，效率高，成本低，由于不使用溶剂，使制备工艺更加安全、环保、易于实施，碳纤维在橡胶中分散效果好，产品性能稳定。