一种高韧性复合材料制造技术

本发明专利技术公开了一种高韧性复合材料，属于新材料领域。本发明专利技术对共聚物进行环氧化改性，环氧基团的生成，可改变共聚物分子的极性，加入的乙二胺，又促使环氧改性的产物的部分环氧基团开环，在与硅烷偶联剂反应过程中，生成三维交联网络，提高体系的初粘力，提高体系的耐候性；本发明专利技术添加了亚麻油和亚油酸进行改性，提高复合基料的柔韧性，可将外力快速分散到体系网络结构各处，并将机械能转化为内能而耗散，提高整体的力学性能。本发明专利技术解决了目前常用复合材料韧性及内部力学性能不佳的问题。

A High Toughness Composite Material

The invention discloses a high toughness composite material, which belongs to the field of new materials. The epoxidation modification of the copolymer and the formation of epoxy group can change the polarity of the copolymer molecule, add ethylenediamine, and promote the opening of part of the epoxy group of the epoxy modified product. During the reaction with silane coupling agent, three-dimensional cross-linking network is formed, which improves the initial adhesion of the system and improves the weatherability of the system. The invention adds linseed oil and linoleic acid into the system. Modification can improve the flexibility of the composite matrix, quickly disperse the external force to the network structure of the system, and transform the mechanical energy into internal energy to dissipate, and improve the overall mechanical properties. The invention solves the problem of poor toughness and internal mechanical properties of commonly used composite materials at present.

【技术实现步骤摘要】
一种高韧性复合材料
本专利技术属于新材料领域，具体涉及一种高韧性复合材料。
技术介绍
随着社会的发展，高分子材料质轻价廉、性能优异的特性在各个行业和衣食住行各个方面得到了普遍的应用。复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。在材料行业的发展中，复合材料以其优异的特性和相对简易的制造工艺，被人们广泛关注和研究，在航空航天、汽车、建筑等行业中均有广泛使用。现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。现有技术中的一些复合材料虽然在正常的工作环境和温度中应用较好，但对于一些需求韧性高的复合材料场合而言，现有复合材料在使用过程中会出现高形变，甚至出现断裂的问题，这严重影响了该类复合材料的使用寿命。因此需开发一种韧性强力学性能佳的高韧性复合材料。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前常用复合材料韧性及内部力学性能不佳的问题，提供一种高韧性复合材料。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种高韧性复合材料，包括如下组分：8~15份聚乳酸、3~7份碳酰胺、1~4份硫代硫酸钠、5~8份三乙烯二胺、1~4份填料、3~7份表面活性剂、2~5份增塑剂，还包括：20~40份复合基料、12~25份改性蛭石。所述复合基料的制备方法，包括如下步骤：（1）于45~55℃，按质量比1：15~25取乙烯-丁烯共聚物、试剂A混合搅拌，加入乙烯-丁烯共聚物质量20~45%的混合氧化液，升温至60~75℃，恒温搅拌反应，再依次加入乙烯-丁烯共聚物质量1~3%的乙二胺、乙烯-丁烯共聚物质量10~25%的硅烷偶联剂KH-550、乙烯-丁烯共聚物质量10~20%的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌，保温，减压蒸馏，得复合共聚物；（2）于30~45℃，按质量比7~12：1：1~3取复合共聚物、亚麻油、亚油酸混合搅拌，得混合料，按质量比10~15：3：0.1~0.3：4取混合料、聚丙烯酸钠、硅烷偶联剂KH-550、丙酮混合，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠球磨混合，出料，得球磨料，取球磨料按质量比6~10：1：1加入卡波姆940、酚醛树脂于混料机混合，通入氩气，搅拌混合，出料，即得复合基料。所述步骤（1）中的试剂A：按质量比1：3~6取丙酮、环己烷混合，即得试剂A。所述步骤（1）中的混合氧化液：按质量比1：10~15取H2O2、乙酸溶液混合，即得混合氧化液。所述改性蛭石的制备：取蛭石粉碎过筛，取过筛颗粒按质量比1：12~20加入试剂B混合室温浸泡，过滤，取滤饼用水洗涤，干燥，得干燥滤饼，取干燥滤饼焙烧，冷却，出料，得焙烧物，取焙烧物按质量比7：1~3：1加入泡花碱、添加剂混合搅拌，热处理，即得改性蛭石。所述试剂B：按质量比8~14：3取硫酸溶液、柠檬酸钠混合，即得试剂B。所述添加剂：按质量比3~7：1取微晶纤维素、甲基硅油混合，即得添加剂。所述填料：按质量比1：3~6：1取氧化石墨烯、丁腈橡胶、萜烯树脂混合，即得填料。所述表面活性剂：按质量比1：4~8取十二烷基苯磺酸钠、仲烷基磺酸钠混合，即得表面活性剂。所述增塑剂：按质量比5~8：1取柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸二辛酯混合，即得增塑剂。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术对共聚物进行环氧化改性，环氧基团的生成，可改变共聚物分子的极性，增强分子间的相互作用力，提高本保温材料体系内的聚强度，进而提高内部的粘结强度，加入的乙二胺，又促使环氧改性的产物的部分环氧基团开环，在与硅烷偶联剂反应过程中，生成三维交联网络，将热塑性的线性聚甲基丙烯酸甲酯固定于三维交联网络结构中，硅烷偶联剂中的柔性链段可提高使用后形成的柔韧性，提高体系的初粘力，而聚甲基丙烯酸甲酯的加入可有效提高体系的耐候性；（2）本专利技术添加了亚麻油和亚油酸进行改性，提高复合基料的柔韧性，有利于减小在受热过程中的体积膨胀和收缩内部力的作用，提高整体的韧性，另外，添加氧化石墨烯等填料，氧化石墨烯的加入，可提高材料内部的稳定性，并提高较多的活化位点，提高内部联结力，在体系中添加丁腈橡胶和萜烯树脂相互配合，可有效改善本体系的和易性，并且在制备过程中，改性蛭石的加入使得表面粗糙度得到有效提高，体系内部的线性大分子树脂及交联网络可缠绕挂靠于改性蛭石表面，产生机械咬合，可将外力快速分散到体系网络结构各处，并将机械能转化为内能而耗散，提高整体的力学性能。具体实施方式试剂A：按质量比1：3~6取丙酮、环己烷混合，即得试剂A。试剂B：按质量比8~14：3取质量分数为12%的硫酸溶液、柠檬酸钠混合，即得试剂B。填料：按质量比1：3~6：1取氧化石墨烯、丁腈橡胶、萜烯树脂混合，即得填料。混合氧化液：按质量比1：10~15取H2O2、质量分数为15%的乙酸溶液混合，即得混合氧化液。表面活性剂：按质量比1：4~8取十二烷基苯磺酸钠、仲烷基磺酸钠混合，即得表面活性剂。增塑剂：按质量比5~8：1取柠檬酸三乙酯、邻苯二甲酸二辛酯混合，即得增塑剂。添加剂：按质量比3~7：1取微晶纤维素、甲基硅油混合，即得添加剂。复合基料的制备方法，包括如下步骤：（1）于45~55℃，按质量比1：15~25取乙烯-丁烯共聚物、试剂A于容器混合，以300~500r/min搅拌溶解45~60min，加入乙烯-丁烯共聚物质量20~45%的混合氧化液，升温至60~75℃，以400~700r/min转速，恒温搅拌反应3~5h，再依次加入乙烯-丁烯共聚物质量1~3%的乙二胺、乙烯-丁烯共聚物质量10~25%的硅烷偶联剂KH-550、乙烯-丁烯共聚物质量10~20%的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌，保温2~4h，于温度70~90℃、压强4.2~5.8MPa条件下，减压蒸馏4~6h，得复合共聚物；（2）于30~45℃，按质量比7~12：1：1~3取复合共聚物、亚麻油、亚油酸于反应釜混合，以400~700r/min磁力搅拌1~3h，得混合料，按质量比10~15：3：0.1~0.3：4取混合料、聚丙烯酸钠、硅烷偶联剂KH-550、丙酮于球磨罐混合，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠球磨混合4~6h，出料，得球磨料，取球磨料按质量比6~10：1：1加入卡波姆940、酚醛树脂于混料机混合，以150~220mL/min速率通入氩气，搅拌混合2~4h后，出料，即得复合基料。改性蛭石的制备：取蛭石于粉碎机粉碎过200目筛，取过筛颗粒按质量比1：12~20加入试剂B混合室温浸泡3~5h，过滤，取滤饼用去离子水洗涤3~5次，移至90~100℃烘箱干燥至恒重，得干燥滤饼，取干燥滤饼于450~600℃马弗炉焙烧2~4h，随炉冷却至室温，出料，得焙烧物，取焙烧物按质量比7：1~3：1加入泡花碱、添加剂混合，以450~700r/min磁力搅拌1~3h后，移至200~250℃管式炉热处理2~4h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高韧性复合材料，按质量份数计，包括如下组分：8~15份聚乳酸、3~7份碳酰胺、1~4份硫代硫酸钠、5~8份三乙烯二胺、1~4份填料、3~7份表面活性剂、2~5份增塑剂，其特征在于，还包括：20~40份复合基料、12~25份改性蛭石。

【技术特征摘要】
1.一种高韧性复合材料，按质量份数计，包括如下组分：8~15份聚乳酸、3~7份碳酰胺、1~4份硫代硫酸钠、5~8份三乙烯二胺、1~4份填料、3~7份表面活性剂、2~5份增塑剂，其特征在于，还包括：20~40份复合基料、12~25份改性蛭石。2.根据权利要求1所述一种高韧性复合材料，其特征在于，所述复合基料的制备方法，包括如下步骤：（1）于45~55℃，按质量比1：15~25取乙烯-丁烯共聚物、试剂A混合搅拌，加入乙烯-丁烯共聚物质量20~45%的混合氧化液，升温至60~75℃，恒温搅拌反应，再依次加入乙烯-丁烯共聚物质量1~3%的乙二胺、乙烯-丁烯共聚物质量10~25%的硅烷偶联剂KH-550、乙烯-丁烯共聚物质量10~20%的聚甲基丙烯酸甲酯混合搅拌，保温，减压蒸馏，得复合共聚物；（2）于30~45℃，按质量比7~12：1：1~3取复合共聚物、亚麻油、亚油酸混合搅拌，得混合料，按质量比10~15：3：0.1~0.3：4取混合料、聚丙烯酸钠、硅烷偶联剂KH-550、丙酮混合，按球料质量比20~30：1加入氧化锆球磨珠球磨混合，出料，得球磨料，取球磨料按质量比6~10：1：1加入卡波姆940、酚醛树脂于混料机混合，通入氩气，搅拌混合，出料，即得复合基料。3.根据权利要求2所述一种高韧性复合材料，其特征在于，所述步骤（1）中的试剂A：按质量...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘菊花，陈建春，庞成荣，
申请(专利权)人：佛山朝鸿新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44