一种环氧树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于高分子复合材料技术领域，具体涉及一种环氧树脂复合材料及其制备方法。环氧树脂复合材料，包括环氧树脂60

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于高分子复合材料
，具体涉及一种环氧树脂复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，是一种热固性树脂。环氧树脂具有优异的力学性能、较高的粘接性能、良好的化学稳定性以及较好的耐热性和电绝缘性，因而被广泛应用于涂料、复合材料、浇注材料以及电子封装材料等领域。但是环氧树脂固化以后，其内部具有较多的交联点和较大的内应力，使整体材料发脆，抗冲击性能以及弯曲性能较差，直接影响了其作为结构材料或承力制件等方面的应用。
[0003]目前，环氧树脂增韧主要是通过添加无机填料进行共混改性，填料表面改性后分散于环氧树脂基体中，经过固化制备得到环氧树脂改性复合材料。就此方法而言，填料在环氧树脂中的分散状态与最终改性效果有着密切的关系，如果分散较好，其复合材料的性能能够得到明显提升，如果分散不均，材料的性能就无法达到预期结果，甚至会显著恶化。就目前分散技术而言，很难制备得到填料分散非常均匀的环氧树脂复合材料。
[0004]中国专利申请文件(公开号：CN106476365A)公开了一种增韧环氧树脂基玻璃纤维复合材料及其制备方法，所述复合材料包括至少一个复合材料单元，每一个复合材料单元包括一个环氧树脂基材层和一个铺设于环氧树脂基材层上的玻璃纤维布铺层，环氧树脂基材层包括如下质量份的组分：40～90份环氧树脂、20～80份固化剂和1～25份增韧剂，增韧剂为液晶材料、纳米二氧化硅和TPU中的一种或多种。所得增韧环氧树脂基玻璃纤维复合材料与现有纯环氧树脂基玻璃纤维复合材料相比，冲击强度提升17％～35％，材料拉伸强度并未得到明显提高。
[0005]中国专利申请文件(公开号：CN112980145A)公开了一种热固性聚酯酰胺改性纳米CaCO3增韧环氧树脂及其制备方法，合成直链的聚酯酰胺，能够保持环氧树脂的热稳定性，在聚酯酰胺的两端引入了含有P
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OH的磷酸酯基团，能够与环氧树脂上的环氧基团发生加成反应，促进了聚酯酰胺与环氧树脂形成交联的互穿网络结构，且磷酸酯基团还能够起到促进成炭作用，并由于极性酰胺键的存在，能够提高与环氧树脂形成的互穿网络结合的紧密程度，从而很好的改善环氧树脂的韧性，而接枝改性后的纳米CaCO3，在受到外力时能够有效的起到分散应力、产生银纹、屈服树脂基体吸收大量能量的作用，同时达到增韧的目的。通过表面改性虽然能够在一定程度上改善纳米CaCO3在环氧树脂中的分散性，但是从其最后的弯曲强度数据看提升效果并不明显，这就说明，通过表面改性来促进纳米粒子的分散还是有一定局限性的。
[0006]中国专利申请文件(公开号：CN112920553A)公开了一种花状层状硅酸镍/氧化石墨烯共混物改性环氧复合材料及其制备方法，通过沉淀
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沉积工艺合成一种具有纳米花形貌的层状硅酸镍，与氧化石墨烯充分混合后，真空抽滤制得具有类似豌豆荚结构的共混物；
将这种共混物引入环氧树脂作为功能填料，制备的花状层状硅酸镍/氧化石墨烯共混物改性环氧复合材料具有高强度、高模量且抗磨减摩性能优异。这种特殊的花状结构填料虽然能够一定程度上提高环氧的抗拉强度以及耐压缩性能，但是对冲击性能以及弯曲性能可能会有损害，从而使环氧材料变脆。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是针对环氧树脂复合材料填料难以分散均匀，给材料强度和韧性带来不良影响的问题，提供一种环氧树脂复合材料及其制备方法，通过真空灌注的方式将环氧基体与其结合，不但能够解决填料的分散问题，而且还能使环氧复合材料的性能有明显地提升。
[0008]本专利技术中环氧树脂复合材料，包括以下质量份数的组分：
[0009]环氧树脂
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60
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80份；
[0010]梯度多孔螺旋碳纤维泡沫
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10
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30份；
[0011]固化剂
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10
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20份；
[0012]所述的梯度多孔螺旋碳纤维泡沫包括自上而下逐渐增大的孔径结构。
[0013]具有梯度孔结构的多孔螺旋碳纤维泡沫，其结构和天然竹子的微观结构相似，孔径小螺旋碳纤维比较密集的部分，可以起到增强的作用，孔径大螺旋碳纤维较为稀疏的部分，可以赋予材料更多的应变空间和能量吸收释放的能力，与环氧树脂结合后，能够同时提高复合材料的强度和韧性，赋予环氧树脂类似于竹子的超高韧性和优异的拉伸强度。并且螺旋碳纤维这种相互缠结的三维碳纤维网络，可以明显地提高环氧复合材料的电导率，使复合材料的导电性得到显著改善。
[0014]进一步地，梯度多孔螺旋碳纤维泡沫中碳纤维的直径为10
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100nm，优选为10
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20nm，梯度孔的孔径大小为1～250μm，优选为10～200μm。
[0015]进一步地，环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F型环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂中的一种。
[0016]进一步地，固化剂为芳香族二胺、多胺、芳香族多胺、有机酸、酸酐中的这一种或多种。
[0017]上述梯度多孔螺旋碳纤维泡沫的制备方法，包括以下步骤：
[0018]A1：将空心玻璃微珠加入到壳聚糖水溶液中搅拌，捞出烘干，与氧化镁一起加入到氯化铜溶液中，随后滴加酒石酸钾钠溶液进行反应，将空心玻璃微珠捞出后清洗烘干；
[0019]A2：将步骤A1所得空心玻璃微珠铺设在瓷舟中，先后置于氩气气氛和乙炔气氛的管式炉中高温反应得到包裹有玻璃微珠的螺旋碳纤维泡沫，放入氢氟酸中充分反应，捞出后清洗烘干得到梯度多孔螺旋碳纤维泡沫。
[0020]以天然水溶性高分子壳聚糖作为螺旋纤维催化剂的粘附剂，将螺旋纤维的催化剂前驱体均匀地覆盖于玻璃微珠的表面，CVD生长过程中螺旋纤维能够在空心玻璃微珠的周围均匀地生长，从而保证螺旋纤维泡沫结构的均匀性。高温下碳化反应生成螺旋碳纤维，经过氢氟酸刻蚀，得到梯度多孔螺旋碳纤维泡沫。
[0021]进一步地，步骤A1中空心玻璃微珠的粒径为1～250μm，优选为10～200μm。
[0022]进一步地，步骤A1中空心玻璃微珠尺寸由底层200um的粒径逐层减小至10um，将不
同粒径大小的空心玻璃微珠自下而上由大到小铺设排列。
[0023]进一步地，步骤A1中空心玻璃微珠为粒径在190～200μm、140～150μm、95～100μm、75～80μm、45～50μm、20～25μm、10～15μm范围的多种粒径空心玻璃微珠混合物。
[0024]进一步地，壳聚糖水溶液的浓度为10～20％，氯化铜溶液的浓度为0.01～10mol/L，优选为0.05～1mol/L，酒石酸钾钠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂复合材料，其特征在于，包括以下质量份数的组分：环氧树脂
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60
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80份；梯度多孔螺旋碳纤维泡沫
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10
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30份；固化剂
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10
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20份；所述多孔螺旋碳纤维包括自上而下逐渐增大的孔径结构。2.根据权利要求1所述一种环氧树脂复合材料，其特征在于，多孔螺旋碳纤维泡沫中，碳纤维的直径为10
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100nm，泡沫中梯度孔的孔径为1～250μm。3.根据权利要求1所述一种环氧树脂复合材料，其特征在于，梯度多孔螺旋碳纤维泡沫的制备方法，包括以下步骤：A1：将空心玻璃微珠加入到壳聚糖水溶液中搅拌，捞出烘干，与氧化镁一起加入到氯化铜溶液中，随后滴加酒石酸钾钠溶液进行反应，将空心玻璃微珠捞出后清洗烘干；A2：将步骤A1所得空心玻璃微珠铺设在瓷舟中，先后置于氩气气氛和乙炔气氛的管式炉中高温反应得到螺旋碳纤维泡沫，放入氢氟酸中充分反应，捞出后清洗烘干得到梯度多孔螺旋碳纤维泡沫。4.根据权利要求3所述一种环氧树脂复合材料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅园，李振，麻一明，
申请(专利权)人：宁波坚锋新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：