一种碳纳米管巴基纸原位沉积碳纤维制备抗分层高导电聚合物基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳纳米管巴基纸原位沉积碳纤维制备抗分层高导电聚合物基复合材料的制备方法，通过原位沉积法将碳纳米管巴基纸沉积到碳纤维毡表面，形成碳纤维/碳纳米管巴基纸复合结构，然后通过偶联剂处理，将碳纤维/碳纳米管巴基纸和碳纤维毡相连接，形成改性碳纤维/碳纳米管巴基纸复合体，最后用聚合物基体对所述改性碳纤维/碳纳米管巴基纸复合体进行浸渍和热压固化处理，制备复合材料。本发明专利技术制备的复合材料基体层形成了紧密堆积的3D碳纳米管网络，既充当了导电路径，使得厚度方向和面内均呈现出较高的电导率，此外也增加了界面层的强度，使得抗层间剪切强度和韧性均得到大幅度提高。大幅度提高。大幅度提高。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管巴基纸原位沉积碳纤维制备抗分层高导电聚合物基复合材料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种多尺度增强抗分层高导电聚合物基复合材料的制备方法，具体涉及一种碳纳米管巴基纸原位沉积碳纤维制备抗分层高导电聚合物基复合材料的制备方法。

技术介绍

[0002]与金属和陶瓷材料相比，碳纤维增强聚合物(CFRP)复合材料以其高比强度、高比模量而广泛应用于汽车、航空航天、体育器材等领域(Yao SS,Jin FL, Rhee KY,Hui D,Park SJ.Compos Part B Eng,2018,142:241-250)。然而，由于碳纤维表面光滑以及化学惰性使得其与环氧基体界面结合较弱(Zhu Y,Bakis CE, Adair JH.Carbon 2012,50,1316-1331)，导致复合材料易分层。此外碳纤维毡间的基体层缺少纤维增强而强度较差，不利于层间抗剪切性能的提高从而导致容易分层。聚合物基体层本身绝缘也导致沿聚合物基复合材料厚度方向导电性能较差，因此为了拓宽碳纤维增强环氧树脂基复合材料的应用范围，复合材料的层间抗剪切性能以及本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管巴基纸原位沉积碳纤维制备抗分层高导电环氧树脂聚合物基复合材料的制备方法，其特征在于，通过原位沉积法将碳纳米管巴基纸沉积到碳纤维毡表面，形成碳纤维/碳纳米管巴基纸复合结构，然后通过偶联剂处理，将碳纤维/碳纳米管巴基纸和碳纤维毡相连接，形成改性碳纤维/碳纳米管巴基纸复合体，最后用聚合物基体对所述改性碳纤维/碳纳米管巴基纸复合体进行浸渍和热压固化处理，制备得到所述复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，经过偶联剂处理后，所述碳纤维毡的表面接枝偶联剂；所述偶联剂接枝碳纤维毡的厚度为0.03-0.4mm，优选为0.38mm，重量为2.9-3.2g，优选为3.09g；所述偶联剂与所述碳纤维毡的质量比为0.1％-10％。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述碳纳米管巴基纸、偶联剂接枝碳纤维毡和聚合物基体的质量百分比为1：4.3-6.4：1.9-2.8，优选为1:5.2:2.7。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物基体为双酚A型环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、双马来酰亚胺、聚酰亚胺中的至少一种。所述偶联剂为聚乙烯亚胺、硅烷偶联剂KH550、聚多巴胺、1,6-己二胺、聚酰胺(PAMAM)中的至少一种；优选为1,6-己二胺、聚乙烯亚胺。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，具体包括如下步骤：a.制备偶联剂接枝碳纤维毡：将碳纤维毡在50-80℃的丙酮溶剂中回流处理12-24h，除去碳纤维毡表面的上浆剂，然后在氩气和氮气混合气氛中等离子体处理，再在25-60℃的浓硫酸/浓硝酸(3:1，v/v)混合溶液中氧化2-8h，得到表面功能化的碳纤维毡，接着将表面功能化的碳纤维毡浸入聚乙烯亚胺N，N-二甲基甲酰胺混合溶液中，加热搅拌，烘干，获得偶联剂接枝碳纤维毡；b.制备酸化碳纳米管溶液；c.碳纤维/碳纳米管巴基纸的制备：将b步骤中所述酸化碳纳米管溶液均匀分散在将步骤a中所述偶联剂接枝碳纤维毡上，加压抽滤，使酸化碳纳米管溶液直接原位沉积到偶联剂接枝碳纤维毡的内部和表面，接着注入聚乙烯亚胺和促进剂的N，N-二甲基甲酰胺溶液混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴亚东，吴立新，王睿，王号朋，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：