技術領域：
本發(fā)明涉及復合材料技術領域，具體涉及一種用于運動防護的纖維復合材料及其制備方法。
背景技術：
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碳纖維，是一種含碳量在95％以上的高強度、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，是新一代增強纖維。
而現(xiàn)有技術中碳纖維常常用于運動器材中，大大增加了其強度和輕便特點，但是其價格高，在一些領域不便于加工和復合等特點使其使用并不很強。運動防護的材料一般是用于頭盔、護膝、運動部件的外殼等，這些材料不僅僅要求其強度要高。而且還要滿足具具有一定的彈性，不容易碎爛，而且要保持輕質(zhì)的特點，而現(xiàn)有技術中的這些材料一般都是采用的普通的塑料材質(zhì)，硬度較高，需要增加很厚的軟質(zhì)的隔墊，容易碎爛，一旦與硬質(zhì)的物體撞擊，比較容易分裂成幾瓣，而且對人體造成損害，而且要求的厚度較厚，重量較重。
技術實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有的技術缺陷，提供一種強度高，彈性好，不容易碎爛、防護效果好，而且重量輕的用于運動防護的纖維復合材料及其制備方法。
本發(fā)明所要解決的技術問題采用以下的技術方案來實現(xiàn)：
一種用于運動防護的纖維復合材料，其特征在于：按重量份由以下組分原料制成，
優(yōu)選按重量份由以下組分原料制成，聚氨酯脲彈性纖維25份，碳纖維9份，不飽和樹脂1000份，羧甲基纖維素鈉3份，酪素膠5份，穩(wěn)定劑3份，催化劑3份和顏料3份。
一種用于運動防護的纖維復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟，
1)、編織，使用聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維分別制成絲狀，然后將絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維交織編織成網(wǎng)格狀，其中絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維相互交錯設置；
2)、熔融，將不飽和樹脂加熱到55～65℃軟化25～35分鐘，然后加入顏料、羧甲基纖維素鈉充分攪拌混合，再將加熱熔化，使其處于熔融狀態(tài)下保溫，熔融狀態(tài)下的粘度控制在10000～20000cps；
3)、浸入，先加入穩(wěn)定劑，再加入催化劑和酪素膠并分別充分混合，再將編織好的網(wǎng)格狀的氨酯脲彈性纖維和碳纖維均勻輸送并浸入到不飽和樹脂中緩慢通過；
4)、擠出，將浸入后的碳纖維絲材料通過模具擠出成型，然后固化成型；
5)、冷卻，將固化后的產(chǎn)品的溫度冷卻到常溫即可。
所述的不飽和樹脂為熱固性樹脂，固化成型時的溫度控制在130～140℃之間。
所述的催化劑按重量份由以下組分原料制成，氫化銅8～10份、乙醇鈉5～7份和氟硅酸2～4份。
所述的穩(wěn)定劑按重量份由以下組分原料制成，丁二酮20～30份和咖啡酸1～1.5份。
所述的不飽和樹脂為酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和聚氨酯樹脂中的一種或多種。
本發(fā)明的羧甲基纖維素鈉能夠增加熔融下的不飽和樹脂的粘性，使其不飽和樹脂能夠完全的粘附在編織的纖維網(wǎng)格上，而且可以防止熔融狀態(tài)下的不飽和樹脂出現(xiàn)絮凝的情況，便于后續(xù)的沉浸和擠出成型。
本發(fā)明的酪素膠可以防止熔融的不飽和樹脂在沉浸時突然遇到溫度低的編織纖維網(wǎng)格時在編織纖維網(wǎng)格的表面不飽和樹脂溫度快速下降而快速形成脆性的隔膜層，能夠保證編織纖維網(wǎng)格與不飽和樹脂之間無縫復合，有利于增加產(chǎn)品的強度。
本發(fā)明可以根據(jù)選擇不同的樹脂，而制造成各種類型的防護材料，這些防護材料的硬度強度和彈性等都可以進行適當?shù)倪x擇，本發(fā)明的纖維網(wǎng)格還可以設置為多層，擠出各種立體的結(jié)構，而且可以根據(jù)擠出模具的形狀擠出不同的產(chǎn)品。本發(fā)明也可以通過澆筑的方式來成型固定形狀的產(chǎn)品。
本發(fā)明還在材料生產(chǎn)的過程加入了穩(wěn)定劑和催化劑，本發(fā)明中的穩(wěn)定劑可以起到穩(wěn)定不飽和樹脂融融狀態(tài)的穩(wěn)定性，即保持熔融狀態(tài)下不飽和樹脂的粘稠度，加入催化劑具有一定的固化作用，便于下一步的進行成型，有利于成型后固化快速變硬。本發(fā)明在成型時先加入穩(wěn)定劑再加入催化劑，可以開防止催化劑對穩(wěn)定劑進行過多的干擾，使得穩(wěn)定劑具有更好穩(wěn)定性能，本發(fā)明在加入催化劑后立即進行成型。
本發(fā)明的穩(wěn)定劑和催化劑都為混合復合型穩(wěn)定劑和催化劑，相較于傳統(tǒng)的穩(wěn)定劑和催化劑具有更好的性能。
本發(fā)明中一般使用熱固性樹脂，有利于成型結(jié)構較為復雜的型材，而且對于加熱固化以后不再可逆，成為既不溶解，又不熔化，加工成型材更為合適。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明生產(chǎn)的產(chǎn)品的強度高，彈性好，不容易碎爛、防護效果好，而且重量輕，對人體無副作用。
具體實施方式：
為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作新特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實例，進一步闡述本發(fā)明。
實施例一
一種用于運動防護的纖維復合材料，按重量份由以下組分原料制成，聚氨酯脲彈性纖維20份，碳纖維8～10份，不飽和樹脂800～1200份，羧甲基纖維素鈉2～4份，酪素膠3～6份，穩(wěn)定劑1～5份，催化劑2～4份和顏料2～4份。
一種用于運動防護的纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟，
1)、編織，使用聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維分別制成絲狀，然后將絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維交織編織成網(wǎng)格狀，其中絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維相互交錯設置；
2)、熔融，將不飽和樹脂加熱到55℃軟化25分鐘，然后加入顏料、羧甲基纖維素鈉充分攪拌混合，再將加熱熔化，使其處于熔融狀態(tài)下保溫，熔融狀態(tài)下的粘度控制在10000cps；
3)、浸入，先加入穩(wěn)定劑，再加入催化劑和酪素膠并分別充分混合，再將編織好的網(wǎng)格狀的氨酯脲彈性纖維和碳纖維均勻輸送并浸入到不飽和樹脂中緩慢通過；
4)、擠出，將浸入后的碳纖維絲材料通過模具擠出成型，然后固化成型；
5)、冷卻，將固化后的產(chǎn)品的溫度冷卻到常溫即可。
不飽和樹脂為熱固性樹脂，固化成型時的溫度控制在130℃之間。
催化劑按重量份由以下組分原料制成，氫化銅8份、乙醇鈉5份和氟硅酸2份。
穩(wěn)定劑按重量份由以下組分原料制成，丁二酮20份和咖啡酸1份。
不飽和樹脂為酚醛樹脂。
實施例二
一種用于運動防護的纖維復合材料，按重量份由以下組分原料制成，聚氨酯脲彈性纖維25份，碳纖維9份，不飽和樹脂1000份，羧甲基纖維素鈉3份，酪素膠5份，穩(wěn)定劑3份，催化劑3份和顏料3份。
一種用于運動防護的纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟，
1)、編織，使用聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維分別制成絲狀，然后將絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維交織編織成網(wǎng)格狀，其中絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維相互交錯設置；
2)、熔融，將不飽和樹脂加熱到60℃軟化30分鐘，然后加入顏料、羧甲基纖維素鈉充分攪拌混合，再將加熱熔化，使其處于熔融狀態(tài)下保溫，熔融狀態(tài)下的粘度控制在15000cps；
3)、浸入，先加入穩(wěn)定劑，再加入催化劑和酪素膠并分別充分混合，再將編織好的網(wǎng)格狀的氨酯脲彈性纖維和碳纖維均勻輸送并浸入到不飽和樹脂中緩慢通過；
4)、擠出，將浸入后的碳纖維絲材料通過模具擠出成型，然后固化成型；
5)、冷卻，將固化后的產(chǎn)品的溫度冷卻到常溫即可。
不飽和樹脂為熱固性樹脂，固化成型時的溫度控制在135℃之間。
催化劑按重量份由以下組分原料制成，氫化銅9份、乙醇鈉6份和氟硅酸3份。
穩(wěn)定劑按重量份由以下組分原料制成，丁二酮25份和咖啡酸1.3份。
不飽和樹脂為不飽和聚酯樹脂。
實施例三
一種用于運動防護的纖維復合材料，按重量份由以下組分原料制成，聚氨酯脲彈性纖維20～30份，碳纖維8～10份，不飽和樹脂800～1200份，羧甲基纖維素鈉4份，酪素膠6份，穩(wěn)定劑5份，催化劑4份和顏料4份。
一種用于運動防護的纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟，
1)、編織，使用聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維分別制成絲狀，然后將絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維交織編織成網(wǎng)格狀，其中絲狀的聚氨酯脲彈性纖維和碳纖維相互交錯設置；
2)、熔融，將不飽和樹脂加熱到65℃軟化35分鐘，然后加入顏料、羧甲基纖維素鈉充分攪拌混合，再將加熱熔化，使其處于熔融狀態(tài)下保溫，熔融狀態(tài)下的粘度控制在20000cps；
3)、浸入，先加入穩(wěn)定劑，再加入催化劑和酪素膠并分別充分混合，再將編織好的網(wǎng)格狀的氨酯脲彈性纖維和碳纖維均勻輸送并浸入到不飽和樹脂中緩慢通過；
4)、擠出，將浸入后的碳纖維絲材料通過模具擠出成型，然后固化成型；
5)、冷卻，將固化后的產(chǎn)品的溫度冷卻到常溫即可。
不飽和樹脂為熱固性樹脂，固化成型時的溫度控制在140℃之間。
催化劑按重量份由以下組分原料制成，氫化銅10份、乙醇鈉7份和氟硅酸4份。
穩(wěn)定劑按重量份由以下組分原料制成，丁二酮30份和咖啡酸1.5份。
不飽和樹脂為聚氨酯樹脂。
本發(fā)明采用市場上的abs材料和pc材料的安全帽與本發(fā)明的材質(zhì)的安全帽做對比試驗，得出下表試驗數(shù)據(jù)。
與市場上的abs材料和pc材料的安全帽相比，本發(fā)明的材料具有更為安全的防護性能。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。