[發(fā)明專利]纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110186074.5
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102285199A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁志慶;肖加余;王春齊;曾竟成;劉鈞;邢素麗;張鑒煒;朱寶軍;江大志
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B32B37/15
• 分類號: B32B37/15;B32B37/06;B32B37/10
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所 43008
• 代理人: 趙洪;楊斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種超疏水表面材料的制備方法，尤其涉及一種環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法。

背景技術(shù)

纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料因具有可設(shè)計(jì)性、比強(qiáng)度高、重量輕等特點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片、大飛機(jī)、輪船、汽車等各個(gè)領(lǐng)域都有非常重要的應(yīng)用。然而，目前商業(yè)化的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料表面都不具有自清潔性，在戶外長期使用易積累灰塵，影響美觀，當(dāng)污水滴（或?yàn)R）到纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料表面上而沒有及時(shí)擦去時(shí)，表面上往往會(huì)留下明顯的污染痕跡，另外，很多環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料都具有一定的吸濕特性，吸濕后往往會(huì)導(dǎo)致力學(xué)強(qiáng)度降低而影響使用性能。因此，開發(fā)同時(shí)兼具防水性和自清潔性的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具有非常重要的應(yīng)用價(jià)值和實(shí)際意義。

近年來，受“荷葉效應(yīng)”啟發(fā)，與水接觸角大于150°、滾動(dòng)角小于5°的超疏水表面成為新材料和表面技術(shù)領(lǐng)域前沿研究課題，超疏水表面的典型特征是：當(dāng)普通水或污水滴到表面時(shí)會(huì)形成亮晶晶的球形水珠，水珠不能在超疏水表面穩(wěn)定地停留，稍微有點(diǎn)不平或者在微風(fēng)的作用下，水珠會(huì)立刻快速滾落而不留任何痕跡，同時(shí)還能帶走表面沉積的各種污染物，這使超疏水表面不僅具有很強(qiáng)的自清潔性,還可以不受水的影響而保持長期干燥，從而避免纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料在潮濕環(huán)境中因吸濕而造成性能下降。

現(xiàn)有超疏水表面的制備方法包括電紡法、溶膠-凝膠法、等離子氟化法、電化學(xué)法等，但這些方法均不適用于纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種操作工藝簡單、可控性好、重現(xiàn)性好、成本低、環(huán)保安全、產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)異的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法，包括以下步驟：

（1）準(zhǔn)備原料：準(zhǔn)備好纖維增強(qiáng)材料、無機(jī)物粉末、環(huán)氧樹脂膠和固化劑（胺類固化劑或酸酐類固化劑，最優(yōu)選為二乙烯三胺），待用；

（2）配制樹脂體系：將所述無機(jī)物粉末和環(huán)氧樹脂膠按（9～5）∶（1～5）的質(zhì)量比混合并稀釋于丙酮中，充分?jǐn)嚢韬笤偬砑迎h(huán)氧樹脂膠質(zhì)量1/15～1/5的所述固化劑，組成外涂層樹脂體系；另稱取所述環(huán)氧樹脂和固化劑按100∶（6～15）的質(zhì)量比混合，組成中間層樹脂體系；

（3）涂覆樹脂體系：將所述外涂層樹脂體系先涂布于一成型模具中，并鋪放好第一層纖維增強(qiáng)材料；再在第一層纖維增強(qiáng)材料上涂布中間層樹脂體系，再鋪放好第二層纖維增強(qiáng)材料；再在第二層纖維增強(qiáng)材料上重復(fù)涂布中間層樹脂體系，并鋪放第三層纖維增強(qiáng)材料，以此類推，直至達(dá)到擬成型構(gòu)件所要求的厚度；再在最后一層纖維增強(qiáng)材料上涂布所述外涂層樹脂體系，得到復(fù)合材料預(yù)成型體；

（4）固化：將所述復(fù)合材料預(yù)成型體進(jìn)行固化，然后緩慢冷卻得到半成品；

（5）酸浸：將所述半成品置于醋酸溶液中浸泡，取出、烘干后再在硬脂酸溶液中浸泡，取出、干燥后得到纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面（本步驟中的醋酸和硬脂酸可替換為其他同類型的酸）。

上述技術(shù)方案制得的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面為多孔結(jié)構(gòu)，孔徑范圍在0.1μm～30μm，且超疏水表面與水的接觸角為150°～165°，水滴在超疏水表面的滾動(dòng)角在15°以下。

上述的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法中，所述纖維增強(qiáng)材料優(yōu)選為碳纖維布或玻璃纖維布。

上述的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法中，所述無機(jī)物粉末優(yōu)選為碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋅或氫氧化鋁。

上述的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法中，所述固化時(shí)的工藝參數(shù)優(yōu)選控制為：固化壓強(qiáng)0.1MPa～0.6MPa，固化溫度80℃～150℃，固化時(shí)間為3h～10h。

上述的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法，所述酸浸步驟中，所述醋酸溶液的濃度優(yōu)選為10%～20%，在所述醋酸溶液中浸泡的時(shí)間優(yōu)選為1min～200min。

上述的纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料超疏水表面的制備方法，所述酸浸步驟中，所述硬脂酸溶液的濃度優(yōu)選為0.5%～5%，在所述硬脂酸溶液中浸泡的時(shí)間優(yōu)選為30min～70min。