[發(fā)明專利]一種制備芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910294914.6
• 申請(qǐng)日: 2019-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN110117406B
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 樊威;田薈霞;王紅紅;于洋;楊雪;孟雪;張濤;于希晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安工程大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L77/10;C08L33/20;C08J5/04;D01F8/08;D01F8/12;D01D5/34
• 代理公司: 西安弘理專利事務(wù)所 61214
• 代理人: 談耀文

本發(fā)明公開了一種制備芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，先對(duì)芳綸Ⅲ纖維進(jìn)行預(yù)處理，再將預(yù)處理過(guò)的芳綸Ⅲ纖維進(jìn)行等離子體表面處理，配制PAN和N?N二甲基甲酰胺混合溶液作為紡絲液，將經(jīng)等離子體表面處理的芳綸Ⅲ纖維作為芯層，利用靜電紡絲平行電極法制備PAN?芳綸Ⅲ納米包覆纖維，經(jīng)乙醇處理干燥后與與環(huán)氧樹脂基體固化得到PAN?芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。本發(fā)明所制備的皮芯結(jié)構(gòu)的納米包覆纖維，兼具多孔納米效應(yīng)和材料特性，既有皮層納米纖維高孔隙率和比表面積的特征又有芯層芳綸纖維優(yōu)異的力學(xué)性能,解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的芳綸纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面粘接性差的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法。

背景技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展,特別是尖端科技的突飛猛進(jìn)，對(duì)材料性能提出越來(lái)越多、越來(lái)越嚴(yán)和越來(lái)越高的要求，傳統(tǒng)的單一性能材料在許多方面已不能滿足實(shí)際需要，普通結(jié)構(gòu)的紡織材料也不再能滿足航空、航天、汽車、建筑、醫(yī)療器具等領(lǐng)域的更高要求。因而在近幾十年的時(shí)間里,出現(xiàn)了大量新型結(jié)構(gòu)復(fù)雜的紡織材料，并在各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮出其獨(dú)特的優(yōu)越性。

材料的復(fù)合化是當(dāng)代材料科學(xué)和工程學(xué)發(fā)展的大趨勢(shì)、大潮流，也是新材料技術(shù)發(fā)展的重要方向。復(fù)合材料作為一種新型材料，可以在很大程度上改善單一材料的缺陷問(wèn)題，因此在航空航天、國(guó)防軍工、陸上交通運(yùn)輸、建筑與土木工程等各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。在現(xiàn)代復(fù)合材料中，纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料相比較其他增強(qiáng)復(fù)合材料，其發(fā)展更完善、應(yīng)用也最廣泛，因其具有比強(qiáng)度高、比剛度大、阻尼特性好、疲勞壽命長(zhǎng)、力學(xué)性能的可設(shè)計(jì)性、成型工藝性能好、材料品種多等眾多優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外航空航天工業(yè)界的高度重視。

樹脂基復(fù)合材料所采用的增強(qiáng)材料有很多種，主要有玻璃纖維、芳綸纖維、碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維等。在眾多增強(qiáng)材料中芳綸纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料因其具有比強(qiáng)度高、比模量大、耐腐蝕、耐高溫等多種優(yōu)異性能而被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍事、機(jī)械、汽車、電子電氣等各個(gè)領(lǐng)域，尤其在航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料中顯示出越來(lái)越重要的作用。但從芳綸Ⅲ的結(jié)構(gòu)可知，芳綸Ⅲ纖維表面缺少活性基團(tuán)，導(dǎo)致其與樹脂基體的界面結(jié)合強(qiáng)度較低，層間剪切性能較差，最終影響了芳綸Ⅲ與樹脂基復(fù)合材料力學(xué)性能的發(fā)揮，這使得芳綸Ⅲ增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用受到極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種制備芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的芳綸Ⅲ纖維與環(huán)氧樹脂復(fù)合材料界面粘接性差的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種制備芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的方法，具體包括以下步驟：

步驟1、對(duì)芳綸Ⅲ纖維進(jìn)行預(yù)處理；

步驟2、將步驟1得到的芳綸Ⅲ纖維放置在等離子體表面處理裝置中進(jìn)行等離子體表面處理；

步驟3、配制PAN和N-N二甲基甲酰胺混合溶液；

步驟4、將步驟2得到的芳綸Ⅲ纖維作為芯層，步驟3得到的混合溶液作為紡絲液，利用靜電紡絲平行電極法制備PAN-芳綸Ⅲ納米包覆纖維；

步驟5、用乙醇溶液對(duì)步驟4中得到的PAN-芳綸Ⅲ納米包覆纖維漂洗處理，然后干燥備用；

步驟6、將步驟5得到的PAN-芳綸Ⅲ納米包覆纖維與環(huán)氧樹脂基體固化得到PAN-芳綸Ⅲ納米包覆纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

步驟1具體按照以下步驟實(shí)施：

步驟1.1、將芳綸Ⅲ纖維浸泡于無(wú)水乙醇溶液中20-28h；

步驟1.2、將步驟1.1得到的芳綸Ⅲ纖維放置于超聲波清洗儀中處理25-35min；