[發(fā)明專利]一種碳納米管/碳纖維多尺度增強體提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201310201193.2 | 申請日： | 2013-05-27 |
| 公開（公告）號： | CN103265712A | 公開（公告）日： | 2013-08-28 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉文博;肖苗苗;楊帆;黃鵬;羅文耀;周旋;蒲凡;郝立峰;矯維成;王榮國;張舒 | 申請（專利權(quán)）人： | 哈爾濱工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號： | C08J5/06 | 分類號： | C08J5/06;C08J3/28;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/04;C08K7/06 |
| 代理公司： | 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109 | 代理人： | 高會會 |
| 地址： | 150001 黑龍*** | 國省代碼： | 黑龍江;23 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 納米 碳纖維 尺度 增強 提高 塑性 樹脂 復(fù)合材料 界面 性能 方法 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能的方法。
背景技術(shù)
碳纖維是制造高性能復(fù)合材料的主要增強纖維材料，其增強樹脂基復(fù)合材料在航空、航天、工業(yè)、建筑、體育等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。纖維增強樹脂基復(fù)合材料的界面是纖維與樹脂之間的橋梁，界面粘接的好壞直接影響著層間剪切、斷裂、抗沖擊等性能。但是，碳纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料的界面上沒有或者有很少的化學(xué)鍵，因此界面結(jié)合強度不高，這就限制了碳纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料的進(jìn)一步應(yīng)用，提高碳纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料的界面性能就顯得很有必要。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決碳纖維增強熱塑性樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)合強度不高的技術(shù)問題，從而提供了一種碳納米管/碳纖維多尺度增強體提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能的方法。
本發(fā)明的一種碳納米管/碳纖維多尺度增強體提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能的方法是按以下步驟進(jìn)行的：
一、碳納米管酸化：將100～600mg的碳納米管置于300mL的混酸溶液中，超聲處理0.5～2h后，在60～90℃水浴中回流1～4h，采用微孔濾膜及耐酸堿漏斗反復(fù)抽濾回收酸化碳納米管；其中，混酸溶液是由濃硫酸與濃硝酸按體積比(1～3)∶(1～3)混合而成；
二、碳纖維表面胺基化：將10～1000g的碳纖維置于1～10L的摩爾濃度為1～1.5mol/L的氨氣中，在功率為60～300W下進(jìn)行等離子體處理30s～10min；
三、將步驟一羧基化的碳納米管超聲分散在有機溶劑中，以步驟二胺化后的碳纖維和不銹鋼板做電極在電泳槽中，采用電場頻率為40～80HZ，電場強度為5～20V/cm的交流電，加電場的時間為1～30min，即完成碳納米管/碳纖維多尺度增強體提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能。
本發(fā)明包括以下有益效果：
1、本發(fā)明加入激勵電場，碳纖維表面的碳納米管結(jié)合效率高；
2、本發(fā)明通過改變電場的強弱，頻率以及電場形式的變化，實現(xiàn)對碳纖維表面碳納米管密度的可調(diào)控性，發(fā)展空間大；
3、本發(fā)明碳納米管/碳纖維多尺度增強體增強的熱塑性樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)合強度提高了70％。
具體實施方式
具體實施方式一：本實施方式的一種碳納米管/碳纖維多尺度增強體提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能的方法是按以下步驟進(jìn)行的：
一、碳納米管酸化：將100～600mg的碳納米管置于300mL的混酸溶液中，超聲處理0.5～2h后，在60～90℃水浴中回流1～4h，采用微孔濾膜及耐酸堿漏斗反復(fù)抽濾回收酸化碳納米管；其中，混酸溶液是由濃硫酸與濃硝酸按體積比(1～3)∶(1～3)混合而成；
二、碳纖維表面胺基化：將10～1000g的碳纖維置于1～10L的摩爾濃度為1～1.5mol/L的氨氣中，在功率為60～300W下進(jìn)行等離子體處理30s～10min；
三、將步驟一羧基化的碳納米管超聲分散在有機溶劑中，以步驟二胺化后的碳纖維和不銹鋼板做電極在電泳槽中，采用電場頻率為40～80HZ，電場強度為5～20V/cm的交流電，加電場的時間為1～30min，即完成碳納米管/碳纖維多尺度增強體提高熱塑性樹脂基復(fù)合材料界面性能。
本實施方式包括以下有益效果：
1、本實施方式加入激勵電場，碳纖維表面的碳納米管結(jié)合效率高；
2、本實施方式通過改變電場的強弱，頻率以及電場形式的變化，實現(xiàn)對碳纖維表面碳納米管密度的可調(diào)控性，發(fā)展空間大；
3、本實施方式碳納米管/碳纖維多尺度增強體增強的熱塑性樹脂基復(fù)合材料的界面結(jié)合強度提高了70％。
具體實施方式二：本實施方式與具體實施方式一不同的是：步驟一中超聲處理1h。其它與具體實施方式一相同。
具體實施方式三：本實施方式與具體實施方式一或二不同的是：步驟一中在90℃水浴中回流3h。其它與具體實施方式一或二相同。
具體實施方式四：本實施方式與具體實施方式一至三之一不同的是：步驟一中混酸溶液是由濃硫酸與濃硝酸按體積比3∶1混合而成。其它與具體實施方式一至三之一相同。
具體實施方式五：本實施方式與具體實施方式一至四之一不同的是：步驟二中在功率為100W下進(jìn)行等離子體處理10min。其它與具體實施方式一至四之一相同。
具體實施方式六：本實施方式與具體實施方式一至五之一不同的是：步驟三中有機溶劑為二甲基乙酰胺、氮甲基吡咯烷酮或二甲基甲酰胺。其它與具體實施方式一至五之一相同。
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