【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及碳纤维材料领域，具体涉及一种粘结剂、制备方法及其应用。
技术介绍
1、碳纤维增强树脂基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业和体育休闲等领域。随着时代更迭，技术革新，人们对碳纤维复合材料制品性能的要求也越来越高，然而，复合材料的界面结构及性能直接影响碳纤维复合材料的力学性能，因此，对界面结构设计和优化是促使复合材料发展的关键。众所周知，界面是连接碳纤维树脂基复合材料的基体与增强纤维的“纽带"，良好的界面可有效提高载荷的传递效率。碳纤维树脂基复合材料界面的形成依赖于树脂基体在碳纤维表面的润湿效果和结合能力，因此改善树脂基体在纤维表面的浸润性显得尤为重要。
2、近年来，随着对富勒烯、碳纳米管和石墨烯等碳材料研究的不断深入，其优异的力学性能和较大的比表面积使得其常被用作复合材料的次级增强体，作为次级增强体对树脂基体和碳纤维表面进行修饰和改性，以改善树脂在纤维表面的润湿效果，并通过调控复合材料界面层结构和化学相容性，以提高碳纤维复合材料的界面和力学性能。
3、石墨烯来源广泛，可由生物质有机体直接制备而得，其具有突出的物理化学性能，基于石墨烯开展了碳纤维/石墨烯/树脂复合材料方面的众多相关研究，尤其是针对具有优异工艺性能和综合性能的环氧树脂基体。
4、参见公开号为cn104419119a的专利一种改性的碳纤维/环氧树脂复合材料，由于石墨烯表面活性低，直接应用石墨烯于环氧树脂中影响其在环氧树脂中的分散性，不利于和环氧树脂/碳纤维之间的相互连接，材料性能下降。为了提高石墨烯和树脂基体、纤维之间的
技术实现思路
1、本专利技术的一个目的是提供一种粘结剂的制备方法及粘结剂，特别是一种制备简单、浸润性强的粘结剂的制备方法。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种粘结剂的制备方法，包含以下步骤：
4、s1：准备生物质组分，将其烘干破碎后加入改性剂a、改性剂b混合，在保护气体氛围下进行热处理，获得生物质微粉，
5、s2：在保护气体氛围下，将生物质微粉与改性剂c、引发剂混合，搅拌加热，停留设定时间后冷却至室温，获得粘结剂。
6、上述技术方案优选地，所述的生物质组分指利用大气、水、土地等通过光合作用而形成的各种有机体，包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，可以是秸秆、树木等木质纤维素、农产品加工业下脚料、农林废弃物及禽畜粪便等物质。
7、进一步优选地，所述的生物质组分为玉米秸秆，更具有易获性，通过所述的玉米秸秆可以获得石墨烯碳。
8、上述技术方案优选地，所述的改性剂a为含氮元素的化合物，选自乙二胺、尿素、三聚氰胺、苯胺、对硝基苯胺、吡啶、三乙胺、c3～c12二胺中的一种或多种。所述的改性剂a能够丰富生物质组分的极性基团含量，并实现原位掺杂，原子水平上分散各基团，有利于后期制备复合材料时，碳纤维和粘结剂的浸润，以及基体树脂和粘结剂的浸润效果，提高复合材料整体性能。为了增加生物质组分的极性官能团数量，便于粘附碳纤维和环氧树脂，氮掺杂碳有利于电荷转移，益于促进生物质微粉和改性剂c发生反应。
9、进一步优选地，所述的改性剂a为乙二胺和尿素中的一种或多种。
10、上述技术方案优选地，所述的改性剂b为含金属元素的化合物，选自氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸钾、碳酸钙、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种或多种。所述的改性剂b在惰性气氛下，高温时候能够分解出气体，为生物质组分制造均一孔隙，有利于改性剂a与生物质组分进一步接触，促进分散，且形成的较大比表面积，有利于改性剂c键合生物质微粉，益于粘结剂与环氧树脂混合均匀，从而制备均匀的复合材料，提升性能。
11、进一步优选地，所述的改性剂b为碳酸钾，可以提高与生物质组分和改性剂a的反应活性。
12、上述技术方案优选地，所述的改性剂c为含极性官能团的化合物，选自聚乙烯亚胺、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃、聚四氢呋喃醚二醇、双端羟基脂肪族聚酯、聚丙烯酸丁酯、聚氨酯、聚丙烯酸中的一种或多种。
13、进一步优选地，所述的改性剂c为聚氨酯、聚丙烯酸中的一种或多种，以提高增韧性能和反应性。
14、上述技术方案优选地，所述的引发剂选自过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化二酰、聚乙烯基吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基磺酸钠中的一种或多种。
15、进一步优选地，所述的引发剂为聚乙烯基吡咯烷酮，能较快促进生物质微粉和改性剂c反应。
16、上述技术方案优选地，所述的改性剂a与所述的生物质组分质量比为0.5～2：1。若是所述的改性剂a用量较少，生物质组分极性基团减少；若是所述的改性剂a用量较多，在热处理过程中，易热解为气体组分，从反应体系逃逸出。
17、进一步优选地，所述的改性剂a与生物质组分质量比优选为0.8～1.5：1。
18、上述技术方案优选地，所述的改性剂b与所述的生物质组分质量比为0.1～0.5：1。若是所述的改性剂b的用量较少，生物质微粉的比表面积则会降低，不益于生物质微粉与环氧树脂混合均匀，导致复合材料性能降低；若是所述的改性剂b用量较多，易造成生物质微粉比表面积过大，延长制备粘结剂时间，且过多的改性剂b会残留在生物质微粉中，显碱性，易产生腐蚀作用，从而降低所制备的复合材料的使用寿命。
19、进一步优选地，所述的改性剂b与生物质组分质量比优选为0.2～0.4：1。
20、上述技术方案优选地，所述的改性剂c与所述的生物质微粉的质量比为0.5～2：1。若是所述的改性剂c的用量较少，复合材料增韧性能不明显；若是所述的改性剂c的用量较多，则其过多键合生物质微粉，减少粘结剂中生物质组分和基体树脂的接触，扩大界面效果，导致复合材料性能下降。
21、进一步优选地，所述的改性剂c与生物质微粉的质量比为0.8～1.5：1。
22、上述技术方案优选地，所述的引发剂与所述的改性剂c的质量比为0.1～0.5：1。若是所述的引发剂的用量较少，则粘结剂制备时间延长；若是所述的引发剂的用量较多，反应时间缩短，不利于均匀反应。
23、进一步优选地，所述的引发剂与改性剂c的质量比优选为0.2～0.4：1。
24、上述技术方案优选地，在s1中，将所述的生物质组分破碎包括研磨至100～200目过筛。为了所述的生物质组分能与其他组分均匀混合，将生物质组分烘干脱水，便于将其研磨成粉，研磨后得到较小粒径的生物质粉末，便于均匀混合，获得的生物质微粉即为石墨烯碳。
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1.一种粘结剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：在S1中，将所述的生物质组分破碎包括研磨至100～200目过筛。
5.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：在S1中，所述的热处理的温度为600～1000℃，热处理时间为1～5hr；
6.一种粘结剂，其特征在于：所述的粘结剂由权利要求1至5中任意一项权利要求所述的制备方法制备而成。
7.一种碳纤维树脂复合材料，其特征在于：其包含以下组分：
8.根据权利要求7所述的碳纤维树脂复合材料，其特征在于：
9.根据权利要求7所述的碳纤维树脂复合材料，其特征在于：所述的复合材料由以下方法制备，包括：
10.根据权利要求9所述的碳纤维树脂复合材料，其特征在于：在S1中，环氧树脂、粘结剂在室温下搅拌；
【技术特征摘要】
1.一种粘结剂的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：在s1中，将所述的生物质组分破碎包括研磨至100～200目过筛。
5.根据权利要求1所述的粘结剂的制备方法，其特征在于：在s1中，所述的热处理的温度为600～1000℃，热处理时间为1～5hr；
【专利技术属性】
技术研发人员：郎鸣华，施刘生，刘成，唐许，黄献中，张继维，马学兵，
申请(专利权)人：江苏澳盛复合材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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