[发明专利]一种二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料及其制备方法，属于自润滑复合材料技术领域。本发明将片层Fe₂O₃纳米颗粒引入碳纤维织物复合材料中，二维片层Fe₂O₃尺寸为纳米级，能够在碳纤维织物表面形成涂层。而且，片层Fe₂O₃纳米颗粒具有高的比表面积，提高了其与碳纤维织物的界面接触，因此与碳纤维织物紧密连接；另外，片层Fe₂O₃纳米颗粒为二维片层状结构，在摩擦过程中发生层间滑移，能够降低界面剪切强度、降低摩擦系数，从而更好的传递应力，提高材料的载荷承载力，而且片层Fe₂O₃纳米颗粒能够增加碳纤维织物的刚度，进而提高复合材料的耐磨性以及使用寿命。

技术领域

本发明涉及自润滑复合材料技术领域，尤其涉及一种二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维织物具有良好的导热性，有助于防止树脂基体降解及纤维分层，因具有加工周期短、可回收再次利用、破损可修复等特点而受到业界的喜爱。近年来，碳纤维织物摩擦磨损性能同样得到了一定的改善，但是，为了实现碳纤维织物的进一步发展和应用，如何进一步提高其摩擦磨损性能是一个亟需解决的关键难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料及其制备方法，所述方法制备的二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料具有优异的摩擦学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将酚醛树脂、片层Fe₂O₃纳米颗粒和有机溶剂混合，进行分散，得到浸渍液；

将碳纤维织物浸渍于所述浸渍液中，将所得浸渍后织物进行固化成型，得到二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料。

优选的，所述片层Fe₂O₃纳米颗粒的粒径为70～100nm。

优选的，所述片层Fe₂O₃纳米颗粒、酚醛树脂和有机溶剂的质量比为(0.01～0.06):(2～4):(4～8)。

优选的，所述分散在超声条件下进行，所述超声的功率为500W，所述分散的时间为25～35min。

优选的，所述碳纤维织物的厚度为0.20～0.22mm。

优选的，所述碳纤维织物的规格为1K，经向密度为10根/10mm，纬向密度为10根/10mm，单位面积质量为125±5g/m²。

优选的，将碳纤维织物浸渍于所述浸渍液中的方式为多次重复浸渍，直至所述碳纤维织物增重40～60％。

优选的，所述固化成型的压力为0.1～0.3MPa，温度为120～150℃，时间为2～5h；升温至所述固化成型的温度的升温速率为5～10℃/min。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料。

优选的，所述二维纳米材料改性碳纤维织物自润滑复合材料的摩擦系数为0.115～0.134，磨痕宽度≤327μm。