[發明專利]一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310113765.1
• 申請日: 2013-04-03
• 公開（公告）號: CN103172882A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 何宏偉;冉娜妮;高峰;丁敏;康利濤;閆素萍
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C08J5/04
• 分類號: C08J5/04;C08L63/00;C08K9/04;C08K9/06;C08K3/26;C08K7/06;C08K3/04
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

技術領域

本發明一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，屬于復合材料研究和制備領域，涉及一種納米碳酸鈣-碳纖維協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，具體是一種增強、增韌的納米碳酸鈣及短切碳纖維改性環氧樹脂復合材料的簡單、低成本的制備方法。

背景技術

環氧樹脂固化的一大特點是交聯密度大，呈三維網狀結構，材料的脆性較大，很大程度上限制了其在某些高科技領域的應用，因此，有必要對環氧樹脂進行改性處理，增強其韌性，從而提高其應用價值。目前，國內外科研工作者對環氧樹脂增強、增韌這一課題進行了深入研究。合理選用增強材料及組織增強材料的構造是提高復合材料力學性能的有效方法之一。王立等人（Li?Wang?et?al,?Macromolecular?Materials?and?Engineering）通過原位聚合法制備了納米碳酸鈣/環氧樹脂復合材料，結果表明:復合材料的韌性得到了提高(拉伸應變提高)，但是該方法工序較多，制備繁瑣。專利CN?1059733A?(1992)發表了用不飽和聚酯和烯類單體直接在環氧樹脂中進行原位聚合，合成的微凝膠在環氧樹脂中均勻分散，從而增韌環氧樹脂。雖然增韌方法很多，也取得一定效果，但大多數方法為液晶分子或其他柔性分子改性環氧樹脂。由于引入了柔性分子，環氧樹脂的尺寸穩定性有所下降，且成本得到很大提高。又例如，專利ZL200510096438.5公開了一種碳纖維增強樹脂基復合材料的制備方法，該方法通過加入晶須提高了復合材料的強度。但是，無機晶須的加入不僅增強了材料成本，而且難以避免晶須在樹脂中的團聚。另外，在現有的改性方法中，很難同時對復合材料進行增強增韌。

發明內容

本發明一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，目的在于解決上述現有技術中難以解決的問題，從而提供一種納米碳酸鈣-碳纖維協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，具體公開一種能夠同時增強和增韌的納米碳酸鈣及短切碳纖維改性環氧樹脂復合材料的簡單和低成本的制備方法的技術方案。

本發明一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于提供一種同時增強和增韌的納米碳酸鈣及短切碳纖維協同改性環氧樹脂復合材料的簡單低成本的制備方法，質量組成為環氧樹脂：納米碳酸鈣：偶聯劑：碳纖維=10:?(0.5~6):?(0.0025~0.12):?(45~65)，具體的工藝方法步驟為：

（1）將尺寸在1~100nm的納米碳酸鈣用偶聯劑的乙醇溶液在強烈機械攪拌和超聲波條件下預處理；

（2）將（1）預處理的納米碳酸鈣連同小于1000μm的短切碳纖維加入到已經預熱的環氧樹脂中，進行強烈機械攪拌后，再用超聲波分散，真空脫泡20~60分鐘；

（3）將（2）得到的產品澆注到預熱的模具中，在抽真空的情況下，加熱至完全固化，即得到增強增韌環氧樹脂復合材料。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述的納米碳酸鈣的尺寸為30~70nm。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述的納米碳酸鈣用量是環氧樹脂重量的0.5~6%。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述偶聯劑為硅烷類、鋁酸酯、鋯鋁酸酯或鈦酸酯類偶聯劑。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述偶聯劑的用量為納米碳酸鈣重量的0.5~2%。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于短切碳纖維的用量是環氧樹脂重量的45~65%。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述短切碳纖維選自通用型碳纖維T300、通用型碳纖維T700、通用型碳纖維T800、高模量碳纖維M40、高模量碳纖維M40J或高模量碳纖維M60J。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述短切碳纖維的長度小于1000μm。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述的分散方法是機械攪拌和超聲波共同作用，機械攪拌在超聲前進行。

上述一種協同增強增韌環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于所述的環氧樹脂在澆注中采用抽真空脫泡工藝。