[發明專利]具有高柔性及力學性能的復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010832154.2
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111923554B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 史振宇;段寧民;王繼來;張成鵬;王兆輝;襲建人;楊曉濤
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B32B27/40
• 分類號: B32B27/40;B32B27/12;B32B9/00;B32B9/04;B32B33/00;B29D7/01;D06M11/74;D06M13/513;D06M101/40
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 宋海海

1.一種具有高柔性及力學性能的多層碳纖維布/氧化石墨烯/TPU復合材料，其特征在于，所述復合材料由碳纖維布和TPU板層層堆疊制成，且所述復合材料上表面層和下表面層均為TPU板；

其中，所述碳纖維布經偶聯劑和氧化石墨烯分子進行改性處理獲得；

所述復合材料的制備方法包括：對碳纖維布進行表面改性處理后，再使用氧化石墨烯對經表面改性處理后的碳纖維布進行處理，然后與TPU板進行層層堆疊即得；

氧化石墨烯對碳纖維布的處理具體步驟為：將氧化石墨烯噴涂至經表面改性處理的碳纖維布上，干燥后即得。

2.如權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述偶聯劑為硅烷偶聯劑。

3.如權利要求2所述的復合材料，所述偶聯劑為KH-550、KH-560、KH-570或KH-580。

4.如權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述表面改性處理具體方法為：將碳纖維布放置無水乙醇和硅烷偶聯劑的混合液中，高溫靜置后洗滌去除表面殘留的乙醇及硅烷偶聯劑，干燥處理后即得。

5.如權利要求4所述的復合材料，其特征在于，所述無水乙醇和硅烷偶聯劑的質量比為2～3:1；

高溫靜置具體方法為：在50～70℃放置6～10小時；

所述洗滌采用水進行；

所述干燥處理具體為：將處理后的碳纖維布在真空干燥條件下處理7～10小時，控制溫度為90～110℃。

6.如權利要求5所述的復合材料，其特征在于，所述無水乙醇和硅烷偶聯劑的質量比為3:1。

7.如權利要求5所述的復合材料，其特征在于，高溫靜置具體方法為：在60℃放置8小時。

8.如權利要求5所述的復合材料，其特征在于，所述水為蒸餾水。

9.如權利要求5所述的復合材料，其特征在于，所述干燥處理具體為：將處理后的碳纖維布在真空干燥條件下處理8小時。

10.如權利要求5所述的復合材料，其特征在于，控制溫度為100℃。

11.如權利要求1所述的復合材料，其特征在于，所述TPU板采用如下方式制備得到：將TPU顆粒干燥除水，然后將干燥后的TPU顆粒放置在相應模具中，熱壓處理，固化成型即得。

12.如權利要求11所述的復合材料，其特征在于，熱壓處理具體條件為：在180～200℃條件下處理20～60分鐘。

13.如權利要求12所述的復合材料，其特征在于，熱壓處理具體條件為：在190℃處理30分鐘。

14.如權利要求11所述的復合材料，其特征在于，所述干燥處理具體為：在50～70℃條件下真空干燥處理6～10小時。

15.如權利要求14所述的復合材料，其特征在于，在60℃條件下真空干燥處理8小時。

16.如權利要求1所述的復合材料，其特征在于，噴涂處理具體為：將表面改性后的碳纖維布放置在平臺上，然后將含有氧化石墨烯水溶液的噴槍對著碳纖維布進行噴涂；噴槍與改性碳纖維布的距離為10-20厘米；在噴涂過程中，噴槍以2-3cm/s的速度來回移動10-15次。

17.如權利要求1所述的復合材料，其特征在于，層層堆疊制備復合材料的具體步驟為：將氧化石墨烯處理后的碳纖維布與TPU板層層堆疊，進行熱壓處理即得。

18.如權利要求17所述的復合材料，其特征在于，熱壓溫度控制為180～200℃。