[發明專利]一種提高含孔復合材料孔邊緣耐磨損性能的微結構有序含孔復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201310572198.6
• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103602041A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 矯維成;王榮國;劉文博;牛越;楊帆;鄭莉;郝立峰;徐忠海;赫曉東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/02;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04;C08G59/50;C08J9/28
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種含孔復合材料的制備方法。

背景技術

目前，以碳纖維復合材料為代表的先進材料因其具有輕質高強的優異性能，被廣泛應用于航空、航天、艦船等領域。由于連接裝配、檢查、布線、維修、導管等需要，在復合材料結構上往往要開很多孔。然而復合材料結構對損傷非常敏感，尤其是開孔結構，在拉伸、壓縮、剪切等載荷作用下，容易產生微裂紋導致結構破壞，嚴重影響使用壽命。復合材料開孔結構的增強設計，一直備受研究人員的關注。

發明內容

本發明是要解決現有含孔復合材料耐磨損性能差和力學性能低的問題，從而提供一種提高含孔復合材料孔邊緣耐磨損性能的微結構有序含孔復合材料的制備方法。

本發明的一種提高含孔復合材料孔邊緣耐磨損性能的微結構有序含孔復合材料的制備方法按以下步驟進行：

一、碳納米管酸化處理：將濃HNO₃和濃H₂SO₄在室溫下均勻混合，然后加入碳納米管，并在溫度為50～70℃和轉速為1200r/min～1500r/min的條件下，攪拌4h～6h，再在超聲頻率為80Hz～100Hz下超聲處理2h～4h，得到酸性固液混合物，然后將得到的酸性固液混合物用去離子水稀釋至pH值為0.8～1.2，然后進行抽濾，抽濾后棄去濾液，并用去離子水洗滌固體物質，再進行抽濾和洗滌，直至抽濾后的濾液pH值為6.8～7.2，得到固體物質，將得到的固體物質在溫度為80℃～100℃的條件下干燥20h～24h，得到酸化后的碳納米管；步驟一中所述的濃HNO₃與濃H₂SO₄的體積比為1：（2～4）；步驟一中所述的碳納米管的質量與濃HNO₃的體積比為1g：（6～9）mL；

二、表面磁性粒子修飾的碳納米管的制備：①將步驟一得到的酸化后的碳納米管放入濃氨水中，在超聲頻率為80Hz～100Hz下超聲處理1h～3h，得到碳納米管/氨水懸浮液；②在真空度為10^-3Pa～1.5×10^-3Pa的條件下將三氯化鐵水合物和二氯化鐵水合物溶解在去離子水中，得到Fe³⁺/Fe²⁺混合溶液；③在真空度為10^-3Pa～1.5×10^-3Pa的條件下將②中得到的Fe³⁺/Fe²⁺混合溶液加入到①中得到的碳納米管/氨水懸浮液中，混合均勻后得到混合溶液，然后在真空度為10^-3Pa～1.5×10^-3Pa的條件下，先將蓖麻油升溫至溫度為60～80℃，然后將得到的混合溶液加入到蓖麻油中，再在溫度為80～90℃和轉速為150r/min～200r/min下攪拌3h～5h，完成反應，得到表面磁性粒子修飾的碳納米管溶液，將得到的表面磁性粒子修飾的碳納米管溶液在轉速為11000r/min～13000r/min下離心4min～6min，棄去上清液，并對得到的固體物質進行提純，提純2～4次后真空干燥10h～14h，得到表面磁性粒子修飾的碳納米管；步驟二中所述的提純處理為：先用無水乙醇洗滌固體物質，然后在超聲頻率為80Hz～100Hz下處理8min～12min，再進行磁性分離；步驟二①中所述的步驟一得到的酸化后的碳納米管的質量與濃氨水的體積的比為（3～5）mg：1mL；步驟二②中所述的三氯化鐵水合物與二氯化鐵水合物的物質的量之比為（1～3）：1；步驟二②中所述的三氯化鐵水合物的物質的量與去離子水的體積的比為0.004mol：（4～6）mL；步驟二③中所述的步驟二①得到的碳納米管/氨水懸浮液與步驟二②得到的Fe³⁺/Fe²⁺混合溶液的體積之比為（3～5）：1；步驟二③中所述的混合溶液與蓖麻油的體積之比為1：（15～22）；