[發明專利]一種添加劑及其制備方法、以及包含該添加劑的復合材料

有效

• 申請號: 201910074915.X
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109912841B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 吳雪平;趙軍帥;吳玉程;張先龍
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: C08K3/04
• 分類號: C08K3/04;C08K9/12;C08K7/26;C08K7/00;C08K3/34;C08K7/06;C08L63/00;C08L23/06;C08L67/06;C08J5/24
• 代理公司: 合肥和瑞知識產權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺;李偉

本發明屬于碳纖維添加劑領域，具體涉及一種添加劑，按重量份計包括埃洛石/炭納米材料1?5份、蒙脫石/炭納米材料1?5份和有機溶劑1?5份；所述埃洛石/炭納米材料包括呈中空管狀結構的埃洛石以及均勻分散在片狀結構的埃洛石外表面的炭顆粒，所述中空管狀結構的埃洛石的管長為0.5?1μm，管直徑為50?80nm；所述蒙脫石/炭納米材料包括呈片狀結構的蒙脫石以及均勻分散在片狀結構的蒙脫石表面的炭顆粒，所述片狀結構的蒙脫石的葉片長度為0.8?1μm，葉片厚度為26?50nm，葉片寬度為0.2?0.35μm。本發明的有益效果是：原料價格低廉易得，改性后的復合材料既具有較高的機械性能，又具備良好功能性。

技術領域

本發明屬于碳纖維添加劑領域，具體涉及一種添加劑及其制備方法、以及包含該添加劑的復合材料。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料具有高強度、耐腐蝕性和卓越的設計靈活性等優良的特征，使得其在汽車、航空航天和自動化等領域具有廣泛的應用。由于碳纖維是高溫制備，碳纖維與環氧樹脂界面結合并不牢固。添加納米材料于環氧樹脂基體中，可以改善樹脂與纖維的界面結合，提高碳纖維/環氧樹脂復合材料性能。常用的添加劑有碳基材料如碳納米管、石墨烯等，以及無機納米顆粒如蒙脫土、SiO₂等。碳材料屬人工合成材料，價格較為昂貴，無機納米顆粒價格低廉易得，但改性后的碳纖維/基體復合材料不具備功能性。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種添加劑及其制備方法、以及包含該添加劑的復合材料，該復合材料既具有較高的機械性能，又具備良好功能性。

本發明提供了如下的技術方案：

按重量份計包括埃洛石/碳納米材料1-5份、蒙脫石/碳納米材料1-5份和有機溶劑1-5份；

所述埃洛石/碳納米材料包括呈中空管狀結構的埃洛石以及均勻分散在中空管狀結構的埃洛石外表面的碳顆粒，所述中空管狀結構的埃洛石的管長為0.5-1μm，管直徑為50-80nm；

所述蒙脫石/碳納米材料包括呈片狀結構的蒙脫石以及均勻分散在片狀結構的蒙脫石表面的碳顆粒，所述片狀結構的蒙脫石的葉片長度為0.8-1μm，葉片厚度為26-50nm，葉片寬度為0.2-0.35μm。

本發明還提供了上述添加劑的制備方法，包括如下步驟：

S1，埃洛石/碳納米材料的制備；

S2，蒙脫石/碳納米材料的制備；

S3，將埃洛石/碳納米材料、蒙脫石/碳納米材料按照上述比例分別加入至有機溶劑中，均勻混合后得到所述添加劑。

優選的，所述S1的具體步驟為將埃洛石、生物質碳源和水按質量比1:(0.5-2)：(15-30)均勻攪拌1-2h，得到混合料，向所述混合料中加入占所述混合料質量0.2-0.8％的催化劑，繼續攪拌10-15min，在180-220℃下反應12-48h，冷卻至20-30℃，過濾后將濾餅洗滌至中性，干燥、研磨，獲得埃洛石/碳納米材料。

優選的，所述S2的具體步驟為將蒙脫石、生物質碳源和水按質量比1:(0.5-2)：(15-30)均勻攪拌1-2h，得到混合料，向所述混合料中加入占所述混合料質量0.2-0.8％的催化劑，繼續攪拌10-15min，在180-220℃下反應12-48h，冷卻至20-30℃，過濾后將濾餅洗滌至中性，干燥、研磨，獲得蒙脫石/碳納米材料。

優選的，所述生物質碳源選自纖維素、殼聚糖和果糖中的任意一種。

優選的，所述催化劑為六水合硫酸亞鐵銨。

優選的，所述有機溶劑選自丙酮、乙醇、二甲基甲酰胺中的任意一種。

本發明還提供了一種包含所述添加劑的復合材料，所述復合材料通過如下方法制備，