[發(fā)明專利]一種提高熱塑性碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的界面組裝結(jié)構(gòu)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810602686.X
• 申請(qǐng)日: 2018-06-12
• 公開（公告）號(hào): CN108864685B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒華維;劉琦;羅維;陳洋;梁梅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L71/12
• 分類號(hào): C08L71/12;C08K9/10;C08K7/06;C08J5/06
• 代理公司: 成都高遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 51222
• 代理人: 李高峽;張娟

本發(fā)明提供了一種提高熱塑性碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的方法，它包括以下步驟：a、將氧化石墨烯均勻分散在水中，即得氧化石墨烯溶液；b、將碳纖維均勻分散在步驟a所得氧化石墨烯溶液中，干燥，即得氧化石墨烯包覆碳纖維；c、將氧化石墨烯包覆碳纖維與聚苯醚熔融共混后即得復(fù)合材料。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用本發(fā)明方法制備得到的聚苯硫醚具有高機(jī)械性能，其拉伸強(qiáng)度與楊氏模量與未改性的聚苯硫醚相比，分別提高了116％和193％；與碳纖維改性的聚苯硫醚相比，分別提高了13％和17％，應(yīng)用前景良好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法，具體涉及一種提高熱塑性碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的界面組裝結(jié)構(gòu)及方法。

背景技術(shù)

聚苯硫醚英文簡(jiǎn)寫為PPS，是一種新型高性能熱塑性樹脂，具有機(jī)械強(qiáng)度高、耐高溫、耐化學(xué)藥品性、難燃、熱穩(wěn)定性好、電性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。為了拓寬其應(yīng)用范圍，會(huì)對(duì)其強(qiáng)度或者韌性進(jìn)行改進(jìn)。目前，通常采用玻璃纖維、碳纖維或芳綸纖維來改性聚苯硫醚，提高其強(qiáng)度。

與玻璃纖維、芳綸纖維改性的聚苯硫醚相比，采用碳纖維改性的聚苯硫醚具有更優(yōu)異的綜合性能。但是，由于碳纖維具有化學(xué)惰性，而且與大多數(shù)樹脂基體的界面潤(rùn)濕性差，導(dǎo)致其不能大幅度的提高聚苯硫醚的機(jī)械性能，使得聚苯硫醚的應(yīng)用受到限制。

目前有通過界面改性劑來改善聚苯硫醚復(fù)合材料機(jī)械性能的報(bào)道，但是改善效果一般，如，文獻(xiàn)《張坤等.界面改性劑對(duì)聚苯硫醚/碳纖維復(fù)合材料力學(xué)和熱力學(xué)性能的影響[J].塑料工業(yè),2013(1):100-103》公開了以環(huán)氧丙酮為界面改性劑，改善聚苯硫醚的力學(xué)性能，但是，其拉伸強(qiáng)度僅提高了3.4％，提升幅度并不顯著。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種提高熱塑性碳纖維復(fù)合材料力學(xué)性能的方法，它包括以下步驟：

a、將氧化石墨烯均勻分散在水中，即得氧化石墨烯溶液；

b、將碳纖維均勻分散在步驟a所得氧化石墨烯溶液中，干燥，即得氧化石墨烯包覆碳纖維；

c、將氧化石墨烯包覆碳纖維與聚苯醚熔融共混后即得復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，步驟a中，所述氧化石墨烯與水的重量體積比為0.1～1:500g/ml；所述分散為超聲分散，分散條件為以頻率40kHz超聲處理1h。

進(jìn)一步地，步驟b中，所述氧化石墨烯包覆的碳纖維中，氧化石墨烯與碳纖維的重量比為0.1～1:15～40；

進(jìn)一步地，所述氧化石墨烯與碳纖維的重量比為0.1～1:15。

進(jìn)一步地，步驟b中，所述分散為超聲分散，分散條件為以頻率20kHz超聲處理1h；

進(jìn)一步地，步驟b中，所述干燥的溫度為120℃。

進(jìn)一步地，步驟c中，所述氧化石墨烯包覆的碳纖維與聚苯硫醚的重量比為：氧化石墨烯包覆的碳纖維15.1～41份、聚苯硫醚60～85份。

進(jìn)一步地，所述氧化石墨烯包覆的碳纖維與聚苯硫醚的重量比為：氧化石墨烯包覆的碳纖維15.1～16份、聚苯硫醚84～84.9份。

進(jìn)一步地，步驟c中，所述熔融共混是指先擠出造粒再注塑成型。

進(jìn)一步地，擠出時(shí)，加料段到口模的各段溫度分別為265℃、290℃、295℃、300℃、300℃、300℃、300℃和300℃；注塑時(shí)，加料段至噴嘴的溫度分別設(shè)置為265℃、295℃、295℃、300℃和300℃。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用本發(fā)明方法制備得到的聚苯硫醚具有高機(jī)械性能，其拉伸強(qiáng)度與楊氏模量與未改性的聚苯硫醚相比，分別提高了116％和193％；與碳纖維改性的聚苯硫醚相比，分別提高了13％和17％，應(yīng)用前景良好。