一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于树脂材料技术领域，具体涉及一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料及其制备方法。本发明专利技术提供了一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料的制备方法，本发明专利技术采用石墨烯基料对硼纤维增强酚醛树脂复合材料的耐热性能进行改善，通过在酚醛树脂中添加石墨烯基料，使得石墨烯基料能够与酚醛树脂基体产生新的稳定连接键，在基本不改变酚醛树脂密度的情况下，使得酚醛树脂的力学性能得以改善。另外，由于石墨烯基料具有较好的导热性，散热均匀快速，而且形成的化学键稳定性好，也可以提高最终制备得到的硼纤维增强酚醛树脂复合材料的耐热性。

A Boron Fiber Reinforced Phenolic Resin Composite and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料及其制备方法
本专利技术属于树脂材料
，具体涉及一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
酚醛树脂是由人工合成的一类高分子聚合物，具有良好的耐热性，原料成本低，因此得到广泛应用。但纯酚醛树脂材料的强度较差，需要对其进行改性。目前常见的改性方法为：采用环氧树脂对酚醛树脂进行改性，以提高酚醛树脂的强度。但是由上述方法制备得到的酚醛树脂强度仍然较低，无法满足人们要求，限制了酚醛树脂的应用范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料及其制备方法，本专利技术提供的酚醛树脂复合材料具有较高的强度，而且具有优异的耐热性能，扩大了酚醛复合材料的应用范围。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料-酚醛树脂复合液；(2)将所述步骤(1)得到的石墨烯基料-酚醛树脂复合液与硼纤维混合，得到浇筑料；(3)将所述步骤(2)得到的浇注料依次进行浇筑、固化和熟化，得到硼纤维增强酚醛树脂复合材料。优选的，所述石墨烯基料分散液中的石墨烯基料与酚醛树脂基体的质量比为0.2～0.4∶1。优选的，所述石墨烯基料分散液包括改性石墨烯分散液或氧化石墨烯分散液；所述改性石墨烯分散液中改性石墨烯由石墨烯经有机硅烷改性得到；所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯由石墨烯经Hummers法制备得到。优选的，当所述石墨烯基料分散液为改性石墨烯分散液时，所述酚醛树脂基体包括酚醛树脂、聚芳醚酮和环氧树脂。优选的，所述酚醛树脂、聚芳醚酮和环氧树脂的质量比为7～10∶1∶1。优选的，当所述石墨烯基料分散液为氧化石墨烯分散液时，所述酚醛树脂基体的制备方法包括以下步骤：(a)将酚醛树脂和丙二醇甲醚混合后，加热至70～90℃，然后再加入二乙醇胺进行反应，得到反应液；(b)将所述步骤(a)得到的反应液降温至55～65℃后，滴加醋酸溶液，然后再加入水，得到酚醛树脂基体。优选的，所述步骤(2)中石墨烯基料-酚醛树脂复合液与硼纤维的质量比为1∶0.3～0.5。优选的，所述步骤(3)中固化的时间为12～15h；所述熟化的时间为10天以上。本专利技术还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的硼纤维增强酚醛树脂复合材料。本专利技术提供了一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料-酚醛树脂复合液；将石墨烯基料-酚醛树脂复合液与硼纤维混合，得到浇筑料；将浇注料依次进行浇筑、固化和熟化，得到硼纤维增强酚醛树脂复合材料。本专利技术采用石墨烯基料对硼纤维增强酚醛树脂复合材料的耐热性能进行改善，石墨烯基料具有较好的导热性，散热均匀快速，而且形成的化学键稳定性好，可提高最终制备得到的硼纤维增强酚醛树脂复合材料的耐热性。同时通过在酚醛树脂中添加石墨烯基料，使得石墨烯基料能够与酚醛树脂基体产生新的稳定连接键，在基本不改善酚醛树脂密度的情况下，使得酚醛树脂的力学性能得以改善。另外，硼纤维的添加有利于进一步提高复合材料的强度和耐热性能。具体实施方式本专利技术提供了一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料-酚醛树脂复合液；(2)将所述步骤(1)得到的石墨烯基料-酚醛树脂复合液与硼纤维混合，得到浇筑料；(3)将所述步骤(2)得到的浇注料依次进行浇筑、固化和熟化，得到硼纤维增强酚醛树脂复合材料。本专利技术将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料-酚醛树脂复合液。在本专利技术中，所述石墨烯基料分散液的溶剂优选包括丙酮或水；所述石墨烯基料分散液的浓度优选为0.8～1.2g/L，进一步优选为1.0～1.2g/L。在本专利技术中，所述石墨烯基料分散液中的石墨烯基料与酚醛树脂基体的质量比优选为0.2～0.4∶1，进一步优选为0.3∶1。在本专利技术中，所述石墨烯基料分散液优选包括改性石墨烯分散液和氧化石墨烯分散液。在本专利技术中，所述改性石墨烯分散液中改性石墨烯优选由石墨烯经有机硅烷改性得到，本专利技术对石墨烯改性的具体实施方式没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的改性方法即可。在本专利技术中，所述石墨烯的直径优选＜2μm、厚度优选为1～5nm、比表面积优选为500m2/g，密度优选为2～2.25g/cm3，导热系数优选＞3000w/m·K，导电性优选＞107S/m。得到改性石墨烯后，本专利技术优选采用超声分散的方式将改性石墨烯分散在丙酮中，得到改性石墨烯分散液。在本专利技术中，所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯由石墨烯经Hummers法制备得到；所述氧化石墨烯的制备方法优选包括以下步骤：将石墨烯、硝酸钠和浓硫酸混合，然后在冰水浴温度下加入高锰酸钾进行反应；然后向反应体系中加入水后进行加热处理，得到反应液；将过氧化氢水溶液加入上述反应液中，趁热过滤，滤饼用盐酸洗涤，然后干燥，得到氧化石墨烯。在本专利技术中，所述石墨烯、硝酸钠、浓硫酸和高锰酸钾的用量比优选为2～4g∶0.5～1.5g∶65～70mL∶11～13g，进一步优选为3g∶1g∶69mL∶12g。在本专利技术中，加入高锰酸钾后的反应优选包括两个阶段，第一个阶段优选为10℃以下反应0.5～1.5h，进一步优选为8～10℃反应1h；第二个阶段优选为30～40℃下反应1.8～2.2h，进一步优选为35℃下反应2h。在本专利技术中，所述加热处理的温度优选为90～100℃，进一步优选为95℃，时间优选为25～35min，进一步优选为30min。在本专利技术中，所述过氧化氢水溶液的质量浓度优选为25％～35％，进一步优选为30％。本专利技术将过氧化氢水溶液加入到反应液中时，产生气泡，当过氧化氢水溶液加入到一定程度时，不再产生气泡，本专利技术优选通过是否产生气泡来控制过氧化氢水溶液的加入量，当不再产生气泡时，停止加入过氧化氢水溶液。在本专利技术中，洗涤滤饼的盐酸的体积分数优选为8％～12％，进一步优选为10％。本专利技术优选通过洗涤去除滤饼中的硫酸根离子。本专利技术对干燥的具体实施方法没有特别要求，采用本领域技术人员所熟知的干燥方式即可。得到氧化石墨烯后，本专利技术优选采用超声分散的方式将氧化石墨烯分散在水中，得到氧化石墨烯分散液。得到石墨烯基料分散液后，本专利技术将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料-酚醛树脂复合液。在本专利技术中，当所述石墨烯基料分散液优选为改性石墨烯分散液时，所述石墨烯基料-酚醛树脂复合液优选为改性石墨烯-酚醛树脂复合液，所述酚醛树脂基体优选包括酚醛树脂、聚芳醚酮和环氧树脂。在本专利技术中，所述酚醛树脂、聚芳醚酮和环氧树脂的质量比优选为7～10∶1∶1，进一步优选为8～9∶1∶1。在本专利技术中，所述酚醛树脂优选包括双酚A型酚醛树脂，所述酚醛树脂的游离酚含量优选小于1.5％、酚醛树脂的固含量优选为45％～55％，进一步优选为50％，酚醛树脂的常温粘度优选为290～310Pa.s，进一步优选为300Pa.s。在本专利技术中，所述环氧树脂的环氧度优选为0.4～0.6，进一步优选为0.5。本专利技术优选通过添加聚芳醚酮和环氧树脂，有利于提高酚醛树脂的强度。本专利技术优选先将聚芳醚酮和环氧树脂熔融混合，然后将聚芳醚酮和环氧树脂的熔融物粉碎过筛本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料‑酚醛树脂复合液；(2)将所述步骤(1)得到的石墨烯基料‑酚醛树脂复合液与硼纤维混合，得到浇筑料；(3)将所述步骤(2)得到的浇注料依次进行浇筑、固化和熟化，得到硼纤维增强酚醛树脂复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种硼纤维增强酚醛树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将石墨烯基料分散液和酚醛树脂基体混合，得到石墨烯基料-酚醛树脂复合液；(2)将所述步骤(1)得到的石墨烯基料-酚醛树脂复合液与硼纤维混合，得到浇筑料；(3)将所述步骤(2)得到的浇注料依次进行浇筑、固化和熟化，得到硼纤维增强酚醛树脂复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯基料分散液中的石墨烯基料与酚醛树脂基体的质量比为0.2～0.4∶1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯基料分散液包括改性石墨烯分散液或氧化石墨烯分散液；所述改性石墨烯分散液中改性石墨烯由石墨烯经有机硅烷改性得到；所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯由石墨烯经Hummers法制备得到。4.根据权利要求1～3任一项所述的制备方法，其特征在于，当所述石墨烯基料分散液为改性石墨烯分散液时，所述酚醛树脂基体包括酚...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛洪英，李聚轩，
申请(专利权)人：河北纳格新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13