[發明專利]一種高層間剪切高韌性碳纖維/環氧樹脂復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010096189.4
• 申請日: 2020-02-17
• 公開（公告）號: CN111187488B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 姚正軍;金利強;朱華平;陸川軍
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;江蘇奇一科技有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L25/02;C08K13/06;C08K7/06;C08K3/36;C08K9/04;C08K9/06
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 劉佳慧

1.一種高層間剪切高韌性碳纖維/環氧樹脂復合材料，其特征在于：

復合材料包括碳纖維、環氧樹脂及分散于該環氧樹脂中的改性SiO₂@PDVB Janus粒子；

碳纖維、環氧樹脂與改性SiO₂@PDVB Janus粒子的質量比為20∶100∶4；

改性SiO₂@PDVB Janus粒子為由TETA或KH570對SiO₂@PDVB Janus粒子進行改性的粒子；

復合材料的制備方法包括以下步驟：

步驟一、在0℃冰浴的條件下，將改性SiO₂@PDVB Janus粒子置于四氫呋喃中，得到Janus粒子四氫呋喃混合液,然后超聲震蕩1小時,得到混合均勻的改性SiO₂@PDVB Janus粒子四氫呋喃溶液；

步驟二、在所述改性SiO₂@PDVB Janus粒子四氫呋喃溶液中加入環氧樹脂，攪拌混合液10分鐘,再超聲處理2小時；

步驟三、將步驟二得到的混合液放入烘箱，將烘箱溫度設置為70攝氏度，烘8小時，得到脫除溶劑的混合液；將脫除溶劑的混合液用三輥研磨機進行進一步混合，最后得到均勻的Janus粒子/環氧樹脂混合液；然后將混合液放入真空干燥箱中，在70攝氏度的條件下，真空脫泡直至混合液中沒有氣泡為止；

步驟四、將步驟三得到的混合均勻的Janus粒子/環氧樹脂混合液置于80℃的油浴鍋中預熱1小時以降低粘度，然后將油浴鍋溫度調節到90℃進行預聚，反應2小時，在此預反應的過程中Janus粒子和環氧樹脂會形成螯合物；

步驟五、將步驟四所得混合物降低到室溫，加入固化劑；隨后在高速混合機中在3000rpm下混合2min，再將混合均勻的混合物放于真空烘箱中，真空脫泡直至混合液中沒有氣泡為止；利用真空輔助樹脂傳遞模塑工藝將所得的混合物與碳纖維復合到一起,獲得所述碳纖維/環氧樹脂復合材料。

2.根據權利要求1所述的高層間剪切高韌性碳纖維/環氧樹脂復合材料，其特征在于：

其中，所述改性SiO₂@PDVB Janus粒子的制備方法為：

首先，分別制備SiO₂納米粒子和PDVB/PS空心顆粒；

然后，將SiO₂納米粒子和PDVB/PS空心顆粒混合，通過氨水進行溶膠-凝膠過程，獲得SiO₂@PDVB/PS Janus顆粒，再利用N,N-二甲基乙酰胺除去PS，獲得SiO₂@PDVB Janus粒子；

最后，利用H₂O₂和HCl活化處理SiO₂@PDVB Janus粒子，再通過TETA或KH570對其進行改性，獲得所述改性SiO₂@PDVB Janus粒子。

3.根據權利要求1所述的高層間剪切高韌性碳纖維/環氧樹脂復合材料，其特征在于：

其中，所述固化劑與環氧樹脂的質量比為100∶30。

4.根據權利要求1所述的高層間剪切高韌性碳纖維/環氧樹脂復合材料，其特征在于：

其中，所述固化劑為雙氰胺。