[发明专利]一种利用巯基-烯点击反应制备纳米二氧化硅接枝碳纤维增强体的方法

摘要

本发明涉及一种利用巯基‑烯点击反应制备纳米二氧化硅接枝碳纤维增强体的方法，具体的步骤为：1）纳米二氧化硅巯基化处理；2）碳纤维的酸化处理；3）碳纤维表面氨基化处理；4）烯丙基缩水甘油醚接枝碳纤维的制备；5）利用巯基‑烯点击反应制备纳米二氧化硅接枝碳纤维增强体。碳纤维表面接枝纳米二氧化硅以后，表面粗糙度提高，与树脂的浸润性得到明显改善，有利于提高碳纤维与树脂基体之间的界面结合力，进而提高碳纤维增强复合材料的力学性能。此外，碳纤维表面接枝纳米二氧化硅后，其热稳定性能得到显著提高。该发明方法反应周期短、产率高，副产物无害，有利于规模化生产。

主权项

1.一种利用巯基‑烯点击反应制备纳米二氧化硅接枝碳纤维增强体的方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：第一步：将1g纳米二氧化硅和0.4g去离子水加入到30~60mL乙醇中，超声波处理60~120分钟后加入2~4g含巯基硅烷偶联剂，放入油浴锅中在60～75℃回流反应4~6小时，反应结束后用乙醇清洗4遍除去未接枝上的含巯基硅烷偶联剂，置于100℃真空干燥箱中干燥24小时，即可得到含巯基硅烷偶联剂接枝纳米二氧化硅；第二步：将5g碳纤维浸入100~160mL混酸中，超声波处理60~120分钟，然后移入油浴锅中80~100℃反应2~4小时，反应完毕后用去离子水洗至中性，然后置于100℃真空干燥箱中干燥24小时，即得到酸处理碳纤维；第三步：将5g酸处理碳纤维分散在150~200mL混合溶剂中，用乙酸调节pH值至4~5，超声波处理30~60分钟后加入10~30g含氨基硅烷偶联剂，60℃反应2~4小时，反应结束后用乙醇、丙酮和去离子水的混合溶液清洗4遍除去未接枝上的含氨基硅烷偶联剂，置于100℃真空干燥箱中干燥24小时，即可得到含氨基硅烷偶联剂接枝碳纤维；第四步：将2g含氨基硅烷偶联剂接枝碳纤维分散在30～60mL乙醇中，然后加入4~8g烯丙基缩水甘油醚，室温磁力搅拌48~72小时，用乙醇清洗4遍，然后在40℃真空干燥箱中干燥24小时，即可得到烯丙基缩水甘油醚接枝碳纤维；第五步：将0.4g含巯基硅烷偶联剂接枝纳米二氧化硅和1g烯丙基缩水甘油醚接枝碳纤维均匀分散在30~60mL的二甲基甲酰胺中，超声波处理60~120分钟，然后加入0.1g的光引发剂，采用波长为365 nm的紫外光照射1~2 小时，然后用乙醇清洗4遍，在80℃真空干燥箱中干燥24小时，即可得到纳米二氧化硅接枝碳纤维增强体。