[发明专利]有效改善复合材料界面结合的复合材料制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料的合成技术领域，涉及一种能够有效改善复合材料界面结合的复合 材料制备方法。

背景技术

随着尖端科学技术的突飞猛进，对材料的性能要求越来越高，在许多方面，传统的 单相材料的性能已不能满足实际的需要，这促使人们研究制备出由多相组成的复合材料，以 提高材料的性能[周曦亚，“复合材料”，化学工业出版社，北京]。

然而，要使复合材料产生1+1>2的协同效应，其界面起着至关重要的作用。为了获 得优异的界面结合，增强体表面处理(如化学腐蚀、射线照射以及加入硅烷偶联剂等)、向 基体中添加特定的元素、增强体的表面涂层等方法已经被广泛使用[SuF,ZhangZ,WangK, JiangW,LiuW.Tribologicalandmechanicalpropertiesofthecompositesmadeofcarbonfabrics modifiedwithvariousmethods.CompositesPartA:AppliedScienceandManufacturing. 2005；36(12):1601-7.]。

对于纳米复合材料的制备，主要有物理法和化学法两种方法。其中，物理法主要包 括机械研磨复合法、干式冲击法、高能球磨法、共混法、异相凝聚法和高温蒸发法等，这些 方法制备的纳米复合材料虽然具有表面清洁、无杂质、颗粒可控、活性高等优点，但目前产 率大都较低且成本高。化学法主要包括溶胶凝胶法、水热法、微乳液法、化学气相沉积法、 溶剂蒸发法等，这些方法虽然产率高，但是制备的复合材料含有一定的杂质。

上述方法大都是通过加热第三方物质，然后第三方物质将热量传递给反应物，从而 实现在一定温度下材料的合成。在使用这些方法制备复合材料时，基体材料与反应物同时被 第三方物质加热，界面的形成没有引导完全是随机的，反应物在基体材料上的分布是不均匀 的且界面结合较差。要想在基体上实现定点可控成核生长并形成较好的界面，必须提前处理 基体材料(使它们带电或者具有某种官能团)使其选择性的具有活性位点，从而实现复合结 构的控制，显然这种工艺是较复杂的，并且很难实现工业化生产。

此外，模板法合成具有一定结构的材料时，对模板是有要求的，即模板本身应具有 活性位点或者通过一定的处理可以引入活性位点，这样才能实现反应物在基体材料上的生 长，这使得某些具有特殊结构的模板不能被使用[陈彰旭，郑炳云，李先学，傅明连，谢署 光，邓超，胡衍华，“模板法制备纳米材料研究进展”[J].“化工进展”，2010，(第1期)]。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明所要解决的技术问题在于一种能够有效改 善复合材料界面结合的复合材料制备方法，能够利用感应加热在可控温度和压力的前提下， 利用反应物本身被加热的特点来制备具有优异界面结合的复合材料。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种复合材料制备方法，将作为反 应物的混合液放入反应釜内，所述混合液为溶液A和溶液B的混合液，然后向反应釜内加 入能够感应交变磁场的基体材料，将反应釜密封并将其放入电磁感应环境中，在感应交变磁 场环境下，反应釜内的物料切割磁感应线，产生感应电流，从而使反应釜内的基体材料被加 热，最后冷却至室温，从反应后的悬浮液中分离出产物，将产物洗涤、干燥后，即在基体材 料表面负载一层产物E，所述产物E为溶液A和溶液B合成而成。

根据本发明的复合材料制备系统，在反应前首先使循环水经过感应加热设备的内部 管道流入感应线圈，从感应线圈流出后再经感应加热设备的内部管道流出，最终被排出。然 后将反应物和基体材料加入到反应釜内，并对反应釜进行密封，并通过温度检测单元和压力 检测单元检测反应釜内的温度和压力。最后将反应釜固定于感应线圈中，运行温度检测单元 和压力检测单元，打开感应加热设备，通过控制感应加热设备的感应频率和输出电流，对反 应釜进行水热感应加热。反应结束后关闭感应加热设备、温度检测单元和压力检测单元，待 釜冷却至室温后关闭循环水，取出反应釜，取出反应产物。