[发明专利]双上浆剂改性碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及双上浆剂改性碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备方法，该制备方法利用OA‑POSS混杂SiO2上浆剂与CNT上浆剂的多层修饰，避免了复杂化学键的引入，对碳纤维表面进行了枝接改性，并通过真空辅助成型工艺常温固化得到改性碳纤维增强环氧树脂基复合材料，使得复合材料的剪切性能提高了24%，其拉伸性能提高了29%，均高于热固性成型工艺的力学性能。

主权项

一种双上浆剂改性碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备方法，该方法的步骤是：1）制备碳纳米管改性溶液：将硅烷偶联剂溶解在乙醇溶液中，搅拌得到硅烷偶联剂溶胶；然后将硅烷偶联剂溶胶、氨基多壁碳纳米管分别加入到分散剂中，在转速800‑2000 r/min下搅拌均匀得到碳纳米管改性溶液；所述碳纳米管改性溶液中各物质的质量百分比为：0.1‑0.8%硅烷偶联剂溶胶、0.5‑2.0%氨基多壁碳纳米管、97.2%‑99.4%分散剂；2）碳纤维表面预处理：将碳纤维布浸泡在除杂剂中进行表面清洗，然后将清洗后的碳纤维布进行干燥及高温氧化处理，所述高温氧化温度为300‑600 ℃，高温氧化时间为10‑60 min；氧化处理后的碳纤维布降温至常温，置于试样袋中；3）碳纤维一次改性处理：将步骤2）预处理后的碳纤维布浸渍在碳纳米管改性溶液中，超声震荡50‑90 s后取出碳纤维布，并在常温下进行干燥；然后将碳纤维布放置在充满氩气的管式炉中，在600 ‑ 900 ℃下烧结2‑5 h，降温至常温后，关闭氩气，取出试样；4）制备二次改性上浆剂：以正硅酸乙酯为原料制备粒径为20nm‑1μm的SiO2粉末；然后将八氨丙基多面体低聚倍半硅氧烷（OA‑POSS）与SiO2粉末溶于蒸馏水中，八氨丙基多面体低聚倍半硅氧烷（OA‑POSS）、SiO2粉末及蒸馏水的质量百分比为0.5%：0.5‑1.0%：98.5‑99.0%；在水浴温度为60‑100 ℃、转速为500‑1500 r/min的条件下，搅拌至完全混合后停止加热，静置到室温，得到所需的二次改性上浆剂；5）碳纤维二次改性处理：将经步骤3）一次改性处理后的试样浸润在步骤4）的二次改性上浆剂中，常温下超声处理48小时以上，得到二次改性处理后的试样，将该试样放在鼓风干燥箱中干燥，得到改性碳纤维样品；6）将步骤5）得到的改性碳纤维样品通过真空导入树脂传递模塑成型工艺，得到改性碳纤维增强环氧树脂基复合材料。