[發明專利]一種碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201711227409.7
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107936273A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 陳寶書;趙天寶;李正秋;廖力
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: C08J5/06
• 分類號: C08J5/06;C08J5/08;D06M11/74;D06M15/55;D06M10/00;D06M13/513;D06M101/40;C08L63/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙)51229
• 代理人: 李林合,李蕊

1.一種碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，包括以下重量份的組分：復合樹脂65-75份、改性碳纖維20-25份、玻璃纖維10-15份、固化劑10-12份和稀釋劑15-20份；

其中，所述復合樹脂是由92.5wt％的4,5-環氧環己烷-1,2-二甲酸二縮水甘油酯和7.5wt％的4,4-二氨基二苯甲烷四縮水甘油胺復合而成；

其中，所述改性碳纖維的制備方法為：將碳纖維進行清洗除雜處理；將經濃硫酸和濃硝酸酸化處理后的石墨烯與硅烷偶聯劑進行接枝反應，制得改性石墨烯，將改性石墨烯、4,5-環氧環己烷-1,2-二甲酸二縮水甘油酯和固化劑按照重量比為3:55:10的比例混合，制得上漿劑；將碳纖維置于上漿劑中在惰性氣氛下用射線按照240kGy的劑量輻照，制得所述改性碳纖維。

2.根據權利要求1所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，制備所述改性石墨烯包括以下具體步驟：

將石墨烯置于濃硫酸中磁力攪拌4-5h，經超聲波清洗1.5-2h后再置于濃硝酸中磁力攪拌50-60min，在100-120℃的條件下恒溫回流2-3h,用去離子水稀釋并過濾，將過濾物用去離子水反復清洗直至濾液PH值為7，然后將過濾物置于55-60℃的條件下真空烘干，制得酸化石墨烯；

向無水乙醇中加入稀鹽酸溶液調節PH值為4.8-5.2，然后加入硅烷偶聯劑配置成溶質質量分數為2.5％的混合溶液，向所述混合溶液中按料液比為1:1的重量比加入酸化石墨烯，超聲分散30min后，在溫度為75-80℃恒溫水浴條件下機械攪拌2-3h，將得到的反應物用丙酮清洗后真空抽濾，再用無水乙醇清洗直至濾液PH值為7,在85-90℃的條件下真空烘干，制得改性石墨烯。

3.根據權利要求1所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，所述玻璃纖維為改性玻璃纖維，所述改性玻璃纖維的制備方法為：將玻璃纖維超聲波清洗后，在125-130℃的條件下烘干，然后加入硅烷偶聯劑中攪拌5-10min，置于80-100℃的條件下烘干，制得所述改性玻璃纖維。

4.根據權利要求1所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，所述固化劑為芳香胺固化劑。

5.根據權利要求4所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，所述芳香胺固化劑為二乙基甲苯二胺。

6.根據權利要求1所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，所述稀釋劑為粘度為150-200mpa·s的環氧樹脂。

7.根據權利要求1-6任一項所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料，其特征在于，所述高性能輕量化復合材料包括按重量份計的復合樹脂70份、改性碳纖維22份、玻璃纖維10份、固化劑11份和稀釋劑15份。

8.權利要求1-7任一項所述的碳纖維增強樹脂基的高性能輕量化復合材料的制備方法，其特征在于，包括：

(1)將復合樹脂和固化劑在50-55℃的恒溫水浴條件下加熱，待所述復合樹脂和所述固化劑變成流動狀態后，按照上述配比將所述復合樹脂與所述固化劑混合均勻，制得樹脂基混合體；

(2)然后向所述樹脂基混合體中按照上述配比加入改性碳纖維、玻璃纖維和稀釋劑，超聲分散2.5-3h，制得混合漿料；

(3)將所述混合漿料倒入模具中進行固化成型，脫模制得所述高性能輕量化復合材料。