[發(fā)明專利]一種超臨界CO2輔助制備苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201810675026.4 | 申請日： | 2018-06-27 |
| 公開（公告）號： | CN108912605A | 公開（公告）日： | 2018-11-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 劉喜宗;張東生;姚棟嘉;吳沖;孫衛(wèi)康 | 申請（專利權(quán)）人： | 鞏義市泛銳熠輝復(fù)合材料有限公司 |
| 主分類號： | C08L63/00 | 分類號： | C08L63/00;C08L97/02;C08K3/34;C08K3/36;C08J5/04;D06M23/00;D06M101/04 |
| 代理公司： | 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131 | 代理人： | 張智偉 |
| 地址： | 451261 河*** | 國省代碼： | 河南;41 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 苧麻纖維 環(huán)氧樹脂復(fù)合材料 超臨界 制備 熱處理 處理結(jié)束 常壓 混勻 卸壓 纖維增強樹脂基復(fù)合材料 環(huán)氧樹脂 取出 納米二氧化硅 加壓成型 力學(xué)性能 室溫晾干 固化劑 乙醇 固化 浸泡 | ||
本發(fā)明屬于纖維增強樹脂基復(fù)合材料領(lǐng)域，公開一種超臨界CO2輔助制備苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法。將苧麻纖維分散在乙醇中，之后放入超臨界CO2處理裝置中，在60~80℃、20~30 Mpa下處理30~60 min；處理結(jié)束后卸壓至常壓，取出苧麻纖維，將其在N2氣氛中200~300℃下熱處理40~60 min；將熱處理后的苧麻纖維重新放入超臨界CO2處理裝置中，同時將SiC顆粒、納米二氧化硅、固化劑加入環(huán)氧樹脂中混勻，將混勻后的物料倒入超臨界CO2處理裝置中浸泡住苧麻纖維，在40~60℃、20~30Mpa下處理30~60 min；處理結(jié)束后卸壓至常壓，取出苧麻纖維，室溫晾干，加壓成型，固化，即得苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。本發(fā)明制備的苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于纖維增強樹脂基復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種超臨界CO2輔助制備苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)
植物纖維具有輕質(zhì)、無毒、低成本、高的比強度和比模量及可生物降解特性，其中，苧麻纖維在中國來源廣泛，被稱作“中國草”，其力學(xué)性能較為優(yōu)異，拉伸強度為400~938MPa，拉伸模量為 61.4~128 GPa。因此，它是纖維增強樹脂基復(fù)合材料理想的增強體。纖維與樹脂的界面結(jié)合狀態(tài)是決定復(fù)合材料力學(xué)性能優(yōu)劣的重要因素之一。苧麻纖維具有一定的親水性，與疏水性環(huán)氧樹脂的相容性差，導(dǎo)致了其界面粘結(jié)性能較弱，無法有效地將外加載荷由環(huán)氧樹脂通過界面?zhèn)鬟f到增強纖維，最終使得復(fù)合材料承載能力不夠理想。因此，在制備苧麻纖維增強樹脂基復(fù)合材料前通常需要對纖維進(jìn)行改性以降低其親水性及吸濕性，以此來提高復(fù)合材料的界面粘結(jié)力。
超臨界CO2流體是界于氣態(tài)和液態(tài)之間的一種特殊狀態(tài)的流體，臨界溫度為31.04℃，臨界壓力為7.38 MPa，只需改變壓力，就可以在近常溫的條件下萃取和分離物質(zhì)。超臨界CO2具有氣體的流動性和液體的密度，因此，它具備液體的溶解能力和氣體的傳質(zhì)能力，其同時具有很大的可壓縮性，在臨界點附近，溫度和壓力的極小變化即可引起流體的密度、介電常數(shù)、極化率和分子行為等產(chǎn)生較大的變化。此外，超臨界CO2還具有臨界條件容易實現(xiàn)、無毒無味、不可燃、溶解力強、操作安全等優(yōu)點。鑒于超臨界CO2的諸多優(yōu)點，可將其用于纖維的改性來提高其與樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超臨界CO2輔助制備苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中苧麻纖維與樹脂界面結(jié)合狀態(tài)差的缺點，同時制備得到的苧麻纖維增強樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
一種超臨界CO2輔助制備苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的方法，步驟如下：
（1）、將苧麻纖維分散在乙醇中，之后放入超臨界CO2處理裝置中，在60~80 ℃、20~30Mpa下處理30~60 min；處理結(jié)束后卸壓至常壓，打開超臨界CO2處理裝置取出苧麻纖維，將其在N2氣氛中200~300 ℃下熱處理40~60 min；
（2）、將步驟（1）熱處理后的苧麻纖維重新放入超臨界CO2處理裝置中，同時將SiC顆粒、納米二氧化硅、固化劑加入環(huán)氧樹脂中混勻，將混勻后的物料倒入超臨界CO2處理裝置中浸泡住苧麻纖維，在40~60 ℃、20~30 Mpa下處理30~60 min；處理結(jié)束后卸壓至常壓，打開超臨界CO2處理裝置取出苧麻纖維，室溫晾干，加壓成型，固化，即得苧麻纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
較好地，步驟（1）中，乙醇的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~50%。
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