一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料及其制备方法与应用。通过浸涂或原位聚合在纤维表面进行导电改性，然后将纤维置于高分子基体中制备纤维增强高分子材料，在纤维表面和高分子基体间形成导电界面层。当高分子基体发生形变时，这种变化会传递到导电界面层引起界面的变化，进而以纤维电阻变化的形式表现出来。通过实时测量纤维的电阻变化，可以对高分子基体的应变和损伤进行原位监测。这种通过界面响应对高分子材料内部结构应变和损伤的监测，具有简单易操作，灵敏度高，适用范围广等特点。本发明专利技术制备的纤维增强高分子材料在多功能响应材料，检测复合材料变形和断裂的传感器等方向有很好的应用前景。

A Fiber Reinforced Polymer Matrix Matrix Material Based on Interface Response and Its Preparation and Application

The invention discloses a fiber reinforced polymer matrix material based on interface response and a preparation method and application thereof. The conductive modification was carried out on the surface of the fibers by dipping or in-situ polymerization, and then the fibers were placed in the polymer matrix to prepare the fibers reinforced polymer materials. The conductive interface layer was formed between the fiber surface and the polymer matrix. When the polymer matrix is deformed, the change will be transmitted to the conductive interface layer, which will cause the change of the interface, and then show in the form of the change of fiber resistance. The strain and damage of the polymer matrix can be monitored in situ by real-time measurement of the resistance change of the fiber. The monitoring of internal structural strain and damage of polymer materials by interfacial response is characterized by simple operation, high sensitivity and wide application range. The fiber reinforced polymer material prepared by the invention has good application prospects in multi-functional response materials, sensors for detecting deformation and fracture of composite materials, etc.

【技术实现步骤摘要】
一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料及其制备方法与应用
本专利技术属于复合材料领域，也属于功能材料领域，具体涉及一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料及其制备方法与应用。
技术介绍
随着社会的进步和科学技术的迅速发展，单一功能和属性的材料已不能满足人类的需求。复合材料由于具有保持组分性能的优点而受到研究者的广泛关注，其中，纤维增强复合材料具有优异的疲劳性能，高比强度和模量以及材料性能的可设计性，因此，它们已被广泛应用于从军事到航空航天到生活的各个方面。导电纤维增强高分子材料由于可将刺激响应直接转变为电信号，且具有反应灵敏、简单可控、易恢复和可重复使用等特点，可以作为一类经济而高效的新型传感器材料受到国内外的普遍关注。通过物理（浸涂）和化学（原位聚合）的方法对纤维进行表面导电改性，可赋予常见的纤维如纤维素纤维，玻璃纤维，芳纶纤维和涤纶纤维以优异的导电性。在物理（浸涂）改性中，使用碳纳米管（CNTs）和石墨烯（Graphene）等新兴纳米碳材料作为改性导电粒子具有高电导率、热导率和高强度等特征，较传统导电性介质更低的渗滤阈值，易于实现在纤维表面构筑导电通路。将导电纤维和高分子基体结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料的制备方法，其特征在于，通过物理法或化学法在纤维表面构筑导电通路，进行表面导电改性，制得所述基于界面响应的纤维增强高分子基体材料。

【技术特征摘要】
1.一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料的制备方法，其特征在于，通过物理法或化学法在纤维表面构筑导电通路，进行表面导电改性，制得所述基于界面响应的纤维增强高分子基体材料。2.根据权利要求1所述一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料的制备方法，其特征在于，所述纤维包括纤维素纤维，玻璃纤维，涤纶纤维和芳纶纤维，纤维直径为10~100mm。3.根据权利要求1所述一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料的制备方法，其特征在于，所述物理法包括将纤维浸入含有导电粒子的分散液中，通过浸涂的方法，构筑导电通路，改变纤维导电性，然后取出风干，固定在所需模板中，加入高分子基体后固化成型，制成所述基于界面响应的纤维增强高分子基体材料。4.根据权利要求1所述一种基于界面响应的纤维增强高分子基体材料的制备方法，其特征在于，所述化学法包含如下步骤：（1）在4~20℃温度范围内，将苯胺加入0.5~1.5mol/LHCl溶液配制成0.05~0.2mol/L苯胺酸溶液；（2）将纤维加入步骤（1）制得的苯胺酸溶液中，浸泡1~3小时，每100mL苯胺酸溶液中加入的纤维量为0.5~1.0g；（3）在氮气氛围下，向步骤（2）的溶液中滴加0.05~0.2mol/L过硫酸铵溶液，在100~150rpm转速下搅拌反应3~6小时，在纤维表面原位聚合苯胺，通过生成的聚苯胺在纤维表面构筑导电通路，赋予纤维导电性；（4）将步骤（3）反应后的纤维用去离子水和无水乙醇洗涤...

【专利技术属性】
技术研发人员：祁海松，冯晓，周生辉，张存智，代方林，吕发创，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44