[發明專利]紅柳炭化納米顆粒、紅柳炭化納米顆粒增強復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010145297.6
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN113353916A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 李進;周少雄;張佃平;康少付;安百俊;蔡正林
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C08L63/00;C08L1/02;C08K3/04;C08J5/04;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李雙艷

本發明提供了一種紅柳炭化納米顆粒、紅柳炭化納米顆粒增強復合材料及其制備方法和應用，涉及復合材料技術領域，所述紅柳炭化納米顆粒主要由紅柳高溫炭化后分散得到，所述紅柳炭化納米顆粒增強復合材料包括熱固性樹脂、增強纖維和紅柳炭化納米顆粒。本發明提供的紅柳炭化納米顆粒增強復合材料，通過在熱固性樹脂中加入紅柳炭化納米顆粒，利用紅柳炭化納米顆粒在熱固性樹脂與纖維之間形成不連續相結構和紅柳炭化納米顆粒本身力學特性，顯著提高復合材料的強度和韌性，同時由于紅柳炭化納米顆粒原料成本低廉，能夠有效降低復合材料成本，擴大應用范圍。

技術領域

本發明涉及復合材料技術領域，尤其是涉及一種紅柳炭化納米顆粒、紅柳炭化納米顆粒增強復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，纖維增強樹脂基復合材料以卓越的綜合性能被廣泛用于航空航天、風電和汽車領域，但是由于樹脂與增強纖維界面粘合程度不高，使得纖維增強樹脂基復合材料在強度和韌性方面的性能仍有待提高。

目前，通過添加碳納米管、石墨烯、碳纖維和納米硅等納米顆粒對纖維增強樹脂基復合材料進行改性能夠一定程度改善樹脂基復合材料的強度和韌性，但是這些納米顆粒價格昂貴，導致纖維增強樹脂基復合材料成本居高不下，限制了應用范圍。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種來源廣泛、成本低廉的紅柳炭化納米顆粒，以將其添加到纖維增強復合材料中，在改善纖維增強復合材料強度和韌性的同時降低成本，擴大纖維增強復合材料的應用范圍。

本發明提供的紅柳炭化納米顆粒，主要由紅柳炭化后分散得到。

優選地，紅柳炭化溫度為380-420℃，優選為395-405℃，更優選為400℃；

優選地，紅柳炭化時間為3.5-4.5h，優選為3.8-4.2h，優選為4h；

優選地，紅柳從室溫升溫至炭化溫度進行炭化，升溫速度為4.5-5.5℃/min，優選為4.8-5.2℃/min，優選為5℃/min；

優選地，紅柳炭化過程中采用惰性氣體保護；

優選地，所述惰性氣體包括氬氣。

進一步的，紅柳先干燥再進行炭化；

優選地，所述干燥方式包括烘干、風干和紅外干燥方式中的至少一種，優選為烘干；

優選地，紅柳干燥溫度為85-95℃，干燥時間為65-80h；

優選地，紅柳干燥溫度為88-92℃，干燥時間為70-75h；

優選地，紅柳干燥溫度為90℃，干燥時間為72h。

進一步的，紅柳炭化后先通過研缽磨成紅柳炭化粉末，再將紅柳炭化粉末放入球磨機中球磨得到紅柳炭化納米顆粒；

優選地，球磨機中，紅柳炭化粉末與球磨珠質量比為1:(12-18)，優選為1：(14-16)，更優選為1:15；

優選地，球磨機轉速為250-350rpm，球磨時間為85-95h；

優選地，球磨機的轉速為280-320rpm，球磨時間為88-92h；

優選地，球磨機的轉速為300rpm，球磨時間為90h。

進一步的，所述紅柳炭化納米顆粒的粒徑為20-500nm，優選為100-500nm，更優選為200-500nm。

本發明的目的之二在于提供一種紅柳炭化納米顆粒增強復合材料，包括熱固性樹脂、增強纖維和本發明目的之一提供的紅柳炭化納米顆粒；