[發明專利]一種納米粒子包覆麻纖維增強環氧樹脂復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201811117713.0
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN110938286A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 秦志永;馮小瓊;龍光錦;張一甫;廖木榮
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L1/02;C08J5/06;D06M11/79;D06M13/513;D06M101/06
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本發明公開了一種納米粒子包覆麻纖維增強環氧樹脂材料及其制備方法，工藝步驟如下：選取麻纖維，制備步驟為，(1)使用溶膠凝膠法處理麻纖維原位生成SiO₂，(2)使用硅烷偶聯劑對其改性，(3)配制一定比例的環氧樹脂溶液倒入鋼模內與麻纖維組坯，(4)組坯后，預固化2～30分鐘，壓力為1～5MPa，(5)冷固化2～20小時，壓力為5～12MPa，得到麻纖維增強環氧樹脂復合材料。本發明制備的復合材料強度高、吸濕透濕性小、尺寸穩定性好，可應用于航空航天、交通運輸、體育器材和醫療用品等多種領域。冷壓法操作相對簡便易行、能耗小，具有大規模生產的潛能。

技術領域

本發明涉及材料加工技術領域，涉及一種復合增強材料及其制備方法，特別涉及一種納米粒子包覆麻纖維增強環氧樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著全球能源和環境問題的日益突出，具有完全降解性和良好的機械性能的天然植物纖維被用來作為樹脂基復合材料的增強體日益受到人們的關注，20世紀90年代后期，人們開始開發部分生物降解的樹脂和塑料，希望能取代不可降解的塑料，因此，利用植物纖維增強樹脂材料，已經成為國內外的研究熱點之一。麻纖維是一種新型增強材料，屬于天然可再生資源，產量豐富，價格低廉，拉伸強度高、耐熱性和防腐蝕性能均十分優良。天然植物纖維有許多，但麻纖維在其中占據著比較高的地位，這是由于麻纖維不僅價格低，它的比強度和比模量也是相對來說比較高的，而且對于其他高模量工業纖維，它則具備較為優良的韌性。

此外，中國申請201711391972.8公開一種苧麻纖維/環氧樹脂復合材料的制備方法和應用。將苧麻纖維裁剪成段，置于模具腔中，然后放在機械振動臺中，設定振動的功率為1.2～1.8KW、振動的頻率為300～600HZ、振幅為1～5mm、振動的時間為10～30min；將液態環氧樹脂與固化劑、硅烷偶聯劑以質量比(1～1.2)∶1∶(0.01～0.066)混合均勻，得環氧樹脂膠液；將模具腔從機械振動臺中取出，再將環氧樹脂膠液注入模具腔中浸透苧麻纖維；將浸漬處理的苧麻纖維先室溫晾干，再加壓成型，最后固化，即得苧麻纖維/環氧樹脂復合材料。但由于麻是一種表面附著蠟狀物、果膠等雜質的天然纖維，所以它與基體樹脂之間存在著相容性較差的問題。為了提高麻纖維與基體的界面粘結性，需要對麻纖維表面進行改性處理。因此，利用二氧化硅與偶聯劑對麻纖維表面進行改性處理，改善纖維與基體樹脂之間的界面相容性，提高麻纖維復合增強環氧樹脂材料各方面的性能。

發明內容

綜合麻纖維和環氧樹脂材料的特點，本發明的目的在于提供一種兼具高強、耐水、耐腐蝕性的，性能優良的的制備麻纖維增強環氧樹脂材料及其制備方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是∶

1.一種納米粒子包覆麻纖維增強環氧樹脂材料及其制備方法，其特征在于，工藝步驟如下：

1)選材：選取干燥后含水率為1～3％的麻纖維；

2)原位生成納米粒子：將所述麻纖維通過溶膠凝膠法生成二氧化硅；

3)偶聯劑改性：將所述麻纖維使用γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷進行改性處理；

4)組坯：將所述麻纖維與環氧樹脂膠粘劑在涂有四氟乙烯涂層的鋼模內進行組坯；

5)預壓及冷壓：組坯后，對其進行預壓，再對其進行冷壓；

6)養護：室溫下陳放保養7天。

所述步驟1)中選材采用的麻纖維包括劍麻纖維、亞麻纖維、黃麻纖維、苧麻纖維、大麻纖維以及槿麻纖維的其中一種。

所述步驟2)中位生成二氧化硅具體為以下工藝步驟：無水乙醇50～150份、氨水10～20份，水10份，混合攪拌，之后加入正硅酸乙酯10～25份，無水乙醇5～15份，攪拌30min，得到混合溶液；將麻纖維復合材料浸入混合溶液中進行原位生成納米二氧化硅，之后清洗，并在80℃干燥24h。