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技术

本发明专利技术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。

Preparation of carbon fiber reinforced epoxy resin matrix composites modified by double sizing agent

The present invention relates to a double sizing agent modified preparation method of carbon fiber reinforced epoxy resin composite materials, the preparation method using OA POSS hybrid SiO2 sizing agent and multilayer modified CNT sizing agent, to avoid the introduction of complex chemical bonding, surface of carbon fiber was modified by grafting, and modified carbon fiber reinforced epoxy resin composites by vacuum assisted molding process at room temperature curing, the shear properties of composite materials increased by 24%, the tensile strength increased by 29%, the mechanical properties are higher than that of thermosetting molding process.

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术属于复合材料表面改性
，涉及杂化改性碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备方法，更具体的说，涉及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的探究、碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备、力学性能的检测。
技术介绍
碳纤维增强环氧树脂基复合材料因其质量轻、强度高被广泛应用在航空航天、建筑、汽车工业等领域，是高强度工业产品开发与应用的重点。因此，如何保证碳纤维的高强度以及解决碳纤维的拉伸、冲击破坏分层问题是目前所面临的难题。在现有技术中，为了提高碳纤维的层间结合力，常常采用碳纤维改性或者环氧树脂基体改性的方法。对于两种改性方法来说，环氧树脂基体改性可以提高基体的力学性能，也会从一定程度上改善碳纤维与树脂基体之间界面的结合性能，但是改性后的基体碳纤维之间的化学键结合性较弱，并且改变了基体原有的环氧基量，因此，二者的结合原理更为复杂，相对来说较难控制。碳纤维改性具有目的性，选择易于与环氧基结合的物质改性，改性过程更易控制，目前存在的改性方法有化学浸润、电镀、气相沉积、等离子沉积等多种工艺，其中化学浸润因其成本低、反应液易本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
1.一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800-2000r/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10-60min；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50-90s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2-5h，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500-1500r/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。2.根据权利要求1所述的双上浆剂改性碳纤维增强环氧树脂基...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵雪，沈文旗，曹晓明，胡贺宾，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12