[發(fā)明專利]對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂板材制作及受力測(cè)定方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810743077.6
• 申請(qǐng)日: 2018-07-09
• 公開（公告）號(hào): CN109161157A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李聚軒;路素青;王昂;朱宇杰;王磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃河科技學(xué)院
• 主分類號(hào): C08L61/06
• 分類號(hào): C08L61/06;C08L63/00;C08L71/10;C08L77/10;C08K9/06;C08K3/04;G01N3/08
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41131
• 代理人: 朱俊峰

對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂板材制作及受力測(cè)定方法，包括以下步驟：稱量石墨烯粉末加入到丙酮溶液中制備成懸浮液；環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂混合形成熔融的環(huán)氧樹脂熔體；環(huán)氧樹脂熔體加入到石墨烯環(huán)氧樹脂復(fù)合液中；將對(duì)位芳綸纖維處理后放入石墨烯環(huán)氧樹脂復(fù)合液中浸潤形成漿料，將漿料倒入板材制作模具內(nèi)；依次經(jīng)過凝膠、固化和熟化三個(gè)階段后形成板材；使用數(shù)字電阻儀測(cè)量出加載力與電阻率變化曲線，完成該板材壓力傳感標(biāo)定測(cè)量。本發(fā)明利用在壓力作用下石墨烯電阻率變化的特性，制作出可以通電加熱、對(duì)壓力變化敏感并可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的玻璃纖維增強(qiáng)不飽和樹脂板材。制作出來的板材在保持其密度小、強(qiáng)度高的前提下，模量更大，耐磨性更強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚合物基納米和對(duì)位芳綸纖維技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有加熱與應(yīng)力感知功能的對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂板材制作及受力測(cè)定方法。

背景技術(shù)

對(duì)位芳綸屬于高剛性聚合物，其分子結(jié)構(gòu)具有高度的對(duì)稱性與規(guī)整性，大分子鏈之間形成很強(qiáng)的氫鍵，因此具有高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、低密度，熱收縮性小、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。

環(huán)氧樹脂是由人工合成的一類高分子聚合物。為粘稠液體或加熱可軟化的固體，受熱時(shí)通常有熔融或軟化的溫度范圍，在外力作用下可呈塑性流動(dòng)狀態(tài)，生產(chǎn)合成樹脂的原料來源豐富。合成樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，由于分子結(jié)構(gòu)中含有活潑的不飽和基團(tuán)，使它們可以與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶的具有三向網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的高聚物。固化后的合成樹脂具有良好的物理、化學(xué)性能，它對(duì)金屬和非金屬材料的表面具有優(yōu)異的粘結(jié)強(qiáng)度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定性好，硬度高，柔韌性好。

對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料板材是目前應(yīng)用最廣泛的復(fù)合材料之一，具有密度小、強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，另外其原材料來源廣泛、加工成型簡便、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，是廣泛應(yīng)用于航空航天、安全防護(hù)、骨干裝備、交通運(yùn)輸、汽車制造和結(jié)構(gòu)增強(qiáng)等關(guān)鍵領(lǐng)域。但該復(fù)合材料板導(dǎo)電性能差，不能通電加熱，在寒冷氣候中使用受到一定限制。板受到的荷載不能自感知，特殊條件下安全性存在隱患。

石墨烯作為一種納米碳材料，在常溫下石墨烯的電子遷移率超過15000 cm²/（V·S），而電阻率只約10^-6 ?·cm，為目前電阻率最小的材料；石墨烯具有優(yōu)異的熱導(dǎo)性能，其導(dǎo)熱系數(shù)可高達(dá)5300W/m·K，遠(yuǎn)高于碳納米管和金剛石。石墨烯既具有高強(qiáng)度、高彈模和強(qiáng)韌性等力學(xué)性能，又具有優(yōu)異的導(dǎo)熱、導(dǎo)電、電磁等功能性能而賦予環(huán)氧樹脂基對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料功能/智能性能。隨著石墨烯價(jià)格的大幅度下降，將石墨烯應(yīng)用于復(fù)合材料領(lǐng)域無疑具有重大應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種在保持其密度小、強(qiáng)度高的前提下，能夠通電加熱、感知板材壓力變化的對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂板材制作及受力測(cè)定方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：對(duì)位芳綸纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂板材制作及受力測(cè)定方法，包括以下步驟：

（1）、將石墨烯經(jīng)過機(jī)硅烷修飾后形成石墨烯粉末；

（2）、稱量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中，然后將其置于超聲儀中對(duì)混合溶液超聲處理，制備成分散均勻的懸浮液；

（3）、將環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂按照質(zhì)量比5：3進(jìn)行稱量并混合，在50℃下預(yù)熱20min，待黏度降低到一定程度后置于真空干燥箱中，在50℃條件下抽真空40min，去除環(huán)氧樹脂和聚酰胺樹脂中存在的氣泡；然后在環(huán)氧樹脂中依次加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%的丙酮和質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的鄰苯二甲酸二丁酯，每一次加入后都要保證攪拌混合均勻，再分批倒入碳纖維，最后加入固化劑聚酰胺樹脂，充分?jǐn)嚢杈鶆颍诔暡ㄇ逑雌髦姓袷?0min，最后放于真空干燥箱中50℃溫度下抽真空40min，以去除攪拌過程中混入的氣泡后形成熔融的環(huán)氧樹脂熔體；

（4）、將熔融的環(huán)氧樹脂熔體加入步驟（2）制備的懸浮液中，使用攪拌機(jī)慢速攪拌后再快速攪拌至混合均勻，形成石墨烯樹脂復(fù)合液；