[發明專利]多巴胺改性玻璃纖維-環氧樹脂復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710465362.1
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107226997B
• 公開（公告）日: 2019-07-30
• 發明（設計）人: 張紅平;侯佳良;張亞萍;唐蘋蘋;林曉艷;周建
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L51/02;C08L51/00;C08L51/06;C08K13/06;C08K9/04;C08K7/14;C08K5/39;C08K5/57;C08K5/20;C08J5/08
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 鄭健

本發明公開了一種多巴胺改性玻璃纖維?環氧樹脂復合材料的制備方法，包括：配置多巴胺鹽酸溶液，調節pH，將玻璃纖維加入多巴胺鹽酸溶液中浸泡，避光振蕩，將玻璃纖維清洗，烘干；將多巴胺改性的玻璃纖維與環氧樹脂共混，得到復合材料，本發明采用多巴胺進行玻璃纖維的表面修飾改性，多巴胺聚合條件簡單，環境溫和，所得改性玻璃纖維表面的多巴胺形貌分布均勻，厚度可控。本發明中多巴胺自聚合反應流程簡單，操作便捷，重復性好，成本低，可實現大規模玻璃纖維的修飾改性及應用。本發明基于多巴胺修飾改性玻璃纖維，通過多巴胺的功能基團與環氧樹脂復合材料的有效結合，制備高性能多巴胺修飾玻璃纖維增強環氧樹脂復合材料。

技術領域

本發明涉及一種復合材料的制備方法，具體涉及一種多巴胺改性玻璃纖維-環氧樹脂復合材料的制備方法。

背景技術

玻纖增強復合材料是以聚合物為基體，以玻纖為增強材料而制成的復合材料，綜合了聚合物和玻纖的性能。玻纖增強的復合材料按纖維的長度分類，可分為長纖維復合材料和短纖維復合材料。玻璃纖維按化學組分可分為無堿鋁硼硅酸鹽(簡稱無堿纖維)和有堿無硼硅酸鹽(簡稱中堿纖維)。玻璃纖維可用于增強ABS、PP、PET、PA等熱塑性塑料，也可廣泛用于增強環氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性塑料。

環氧樹脂作為最重要的熱固性樹脂之一，因具有固化方便、易于成型加工、粘結性能強、機械力學性能好、電性能及化學穩定性、尺寸穩定性出色且價格低廉等優點，被廣泛應用于膠粘劑、涂料、機械和電子材料、塑料模具、復合材料以及結構材料等領域。但環氧樹脂固化體系較大的交聯密度會導致體系韌性變差(抗沖擊性能差)，即脆性大，在很大程度上限制了它們在某些先進技術領域的應用，特別是要求高沖擊斷裂強度和韌性的材料應用領域。

傳統的增強環氧樹脂性能的方法，不可避免地對環氧樹脂其他力學性能和玻璃化轉變溫度產生影響。玻璃纖維用作環氧樹脂增強劑，由于纖維拔出會使裂紋尖端應力松弛，從而減緩裂紋的擴展，吸收沖擊功，起到增韌和增強的目的。另外，纖維分散在樹脂基體中，阻止樹脂基體片段移動，可以提高樹脂的玻璃化轉變溫度。但玻璃纖維表面光滑，與樹脂基體的粘附力較弱，存在界面結合情況差，材料表面容易浮纖、材料成型性能差等缺點，不利于樹脂的增韌增強，限制了玻纖增強環氧樹脂在某些領域的應用。

傳統的玻璃纖維表面改性處理有較多研究及報道，采用的改性方法主要分為物理方法及化學方法，包括浸潤、涂覆、偶聯劑連接、等離子體處理等等。但大部分方法存在著界面結合不牢固、工藝復雜、成本較高等問題。

多巴胺隸屬兒茶酚胺族及苯乙胺族，是大腦中的重要神經遞質，參與哺乳動物的諸多活動，尤其在學習記憶、運動調節及藥物成癮過程中起關鍵作用。如多巴胺在人體內的分泌可直接影響人的情緒，可傳遞開心、喜悅、興奮等信息，對治療抑郁癥、帕金森癥及阿爾茨海默氏癥均有著積極效果。雖然在生物領域中多巴胺的應用研究較為廣泛，但在玻璃纖維及符合材料領域中的研究涉及鮮有報道。多巴胺合成方法簡單、條件溫和，其中的功能基團可以實現與環氧樹脂的有效結合，是提升玻璃纖維自身性能、改善玻璃纖維與環氧樹脂復合材料界面連接的良好材料。

發明內容

本發明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優點。

為了實現根據本發明的這些目的和其它優點，提供了一種多巴胺改性玻璃纖維-環氧樹脂復合材料的制備方法，包括以下步驟：

步驟一、配置多巴胺鹽酸溶液，調節pH到8～10，然后將玻璃纖維加入多巴胺鹽酸溶液中浸泡，避光振蕩12～48小時，然后將玻璃纖維清洗，30～40℃烘干；得到多巴胺改性的玻璃纖維；

步驟二、將多巴胺改性的玻璃纖維與環氧樹脂共混，得到復合材料。

優選的是，所述多巴胺鹽酸溶液的濃度為3～10mg/mL；所述玻璃纖維與多巴胺鹽酸溶液玻璃纖維質量體積比為1：5～10。