【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料，具体涉及一种碳纤维增强环氧树脂材料及其在气动导管装置中的应用。
技术介绍
1、碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，其杨氏模量高，且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。而环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构，由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
2、将碳纤维与环氧树脂结合后，所得到的碳纤维增强环氧树脂材料具有高比强度、高比模量、耐腐蚀、易于整体成型等特点，在海洋装备中的应用逐渐增多，例如在一些船舶类海洋装备的推力装置——空气螺旋桨导管装置的一些结构中多有使用。对于空气螺旋桨导管装置所使用的碳纤维增强环氧树脂材料，由于所受到的负荷作用较大，需要碳纤维增强环氧树脂材料具有较高的弯曲强度以及层间剪切强度等，但是由于树脂与碳纤维之间的结合力并不是很优良，会使碳纤维增强环氧树脂材料在使用过程中出现分层、裂纹等缺陷，因此需要对碳纤维增强环氧树脂材料进行进一步研究，以获得使碳纤维与树脂的界面结合力更强的补强方式，获得品质高的碳纤维增强环氧树脂材料。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种碳纤维增强环氧树脂材料及其在气动导管装置中的应用，碳纤维布与环氧树
2、为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：
3、一种碳纤维增强环氧树脂材料，包括以下重量百分比的原料：sio2/tio2改性碳纤维布39-45％、环氧树脂胶液55-61％；
4、所述sio2/tio2改性碳纤维布的制备方法包括以下步骤：s1：先在碳纤维布上负载tio2，制备得到tio2改性碳纤维布；s2：再于所述tio2改性碳纤维布上负载sio2，制备得到sio2/tio2改性碳纤维布。
5、优选的，步骤s1具体包括以下步骤：将50-60份乙醇和5-6份乙酸混合均匀，然后加入10份钛酸四丁酯，混合均匀后，加入稀硝酸溶液将ph值调节至3.5-4.5，然后浸入碳纤维布，并在30-35℃下静置陈化16-20h，然后取出碳纤维布并至于真空干燥箱中烘干，然后在氩气气氛保护下，在560-580℃下焙烧2.5-3h，制备得到所述tio2改性碳纤维布。
6、优选的，步骤s2具体包括以下步骤：将所述tio2改性碳纤维布浸入至sio2溶胶中20-30min，取出后在离心机中进行离心处理，再置于真空干燥箱中烘干，然后在氩气气氛保护下，在530-560℃下焙烧2.5-3h，制备得到所述sio2/tio2改性碳纤维布；
7、优选的，所述sio2溶胶的制备方法包括以下步骤：将正硅酸乙酯、乙二醇、去离子水、硝酸依照1：12-18：8-10：0.04-0.05的摩尔比混合，然后密闭搅拌10-15h，制备得到所述sio2溶胶。
8、优选的，所述环氧树脂胶液包括以下重量份的原料：液态环氧树脂100份、固化剂25-33份、固化促进剂0.6-1.5份；
9、或所述环氧树脂胶液包括以下重量份的原料：液态环氧树脂100份、碳硼烷环氧树脂15-23份、马来酸酐改性聚丁二烯5-12份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚3-6份、固化剂32-41份、固化促进剂0.6-1.5份。
10、优选的，所述碳硼烷环氧树脂的制备方法包括以下步骤：将1,2-双(对羟基苯基)-邻碳硼烷同环氧氯丙烷反应合成碳硼烷环氧树脂。
11、优选的，所述液态环氧树脂为环氧树脂e44、环氧树脂e51中的一种或多种；所述固化剂为d230、三乙烯四胺按质量比1：0.1-0.4组成，所述固化促进剂为dmp-30。
12、优选的，所述环氧树脂胶液包括以下重量份的原料：液态环氧树脂100份、碳硼烷环氧树脂15-23份、马来酸酐改性聚丁二烯5-12份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚3-6份、固化剂32-41份、固化促进剂0.6-1.5份；
13、所述环氧树脂胶液的制备方法包括以下步骤：所述将碳硼烷环氧树脂溶解于丙酮中，再加入液态环氧树脂，搅拌混合均匀后，然后在真空条件下，去除丙酮；然后加入马来酸酐改性聚丁二烯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚混合均匀，再加入固化剂、固化促进剂，充分搅拌均匀，即得所述环氧树脂胶液。
14、优选的，所述碳纤维增强环氧树脂材料的制备方法包括以下步骤：裁剪sio2/tio2改性碳纤维布，并将裁剪后的sio2/tio2改性碳纤维布在模具中进行铺层，再封装、抽真空，之后进行环氧树脂胶液灌注，再依次进行固化定型、脱模。
15、作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供了一种上述碳纤维增强环氧树脂材料在气动导管装置片体中的应用。
16、本专利技术的有益效果是：
17、1、本专利技术对碳纤维布进行改性，在其表面依次负载纳米tio2和纳米sio2，负载的纳米sio2在碳纤维布最外表面，一方面增加了环氧树脂胶液与碳纤维布之间的浸润性，另一方面纳米sio2颗粒使碳纤维布表面具有较高的粗糙度，从而加强了碳纤维布与树脂基体之间的结合力。而通过研究，在碳纤维布表面整体负载纳米sio2之前先进行纳米tio2的负载，可使所得sio2/tio2改性碳纤维布表面的粗糙到更高，可更好的实现碳纤维和树脂基体之间的机械互锁，同时机械性能增强，使制备得到的碳纤维增强环氧树脂材料拉伸强度、层间剪切强度、耐腐蚀性能更加优异。
18、2、本专利技术中的环氧树脂胶液，碳硼烷环氧树脂、马来酸酐改性聚丁二烯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚配合对环氧树脂进行改性，其相对于液态环氧树脂，与sio2/tio2改性碳纤维布之间的浸润性更强，增强层间剪切强度，同时可保持树脂基体具有更高的弯曲强度和拉伸强度等。
19、3、本专利技术中的碳纤维增强环氧树脂材料，碳纤维布与环氧树脂之间的结合力强，黏结程度高，并使所得碳纤维增强环氧树脂材料具有较高的强度和韧性，耐腐蚀性能好，特别适用于在海洋环境中使用，其在空气螺旋桨导管装置的结构中可承受较大的载荷，结构稳定，长久使用后不会产生分层、裂纹、颜色变化等。
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1.一种碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：SiO2/TiO2改性碳纤维布39-45％、环氧树脂胶液55-61％；
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：将50-60份乙醇和5-6份乙酸混合均匀，然后加入10份钛酸四丁酯，混合均匀后，加入稀硝酸溶液将pH值调节至3.5-4.5，然后浸入碳纤维布，并在30-35℃下静置陈化16-20h，然后取出碳纤维布并至于真空干燥箱中烘干，然后在氩气气氛保护下，在560-580℃下焙烧2.5-3h，制备得到所述TiO2改性碳纤维布。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：将所述TiO2改性碳纤维布浸入至SiO2溶胶中20-30min，取出后在离心机中进行离心处理，再置于真空干燥箱中烘干，然后在氩气气氛保护下，在530-560℃下焙烧2.5-3h，制备得到所述SiO2/TiO2改性碳纤维布。
4.根据权利要求3所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述SiO2溶胶的制备方法包括以下步骤：将
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述环氧树脂胶液包括以下重量份的原料：液态环氧树脂100份、固化剂25-33份、固化促进剂0.6-1.5份；
6.根据权利要求5所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述碳硼烷环氧树脂的制备方法包括以下步骤：将1,2-双(对羟基苯基)-邻碳硼烷同环氧氯丙烷反应合成碳硼烷环氧树脂。
7.根据权利要求5所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述液态环氧树脂为环氧树脂E51、环氧树脂E44中的一种或多种；所述固化剂为D230、三乙烯四胺按质量比1：0.1-0.4组成，所述固化促进剂为DMP-30。
8.根据权利要求5所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述环氧树脂胶液包括以下重量份的原料：液态环氧树脂100份、碳硼烷环氧树脂15-23份、马来酸酐改性聚丁二烯5-12份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚3-6份、固化剂32-41份、固化促进剂0.6-1.5份；
9.根据权利要求1-8中任一项所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述碳纤维增强环氧树脂材料的制备方法包括以下步骤：裁剪SiO2/TiO2改性碳纤维布，并将裁剪后的SiO2/TiO2改性碳纤维布在模具中进行铺层，再封装、抽真空，之后进行环氧树脂胶液灌注，再依次进行固化定型、脱模。
10.一种如权利要求1-9中任一项所述的碳纤维增强环氧树脂材料在气动导管装置片体中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，包括以下重量百分比的原料：sio2/tio2改性碳纤维布39-45％、环氧树脂胶液55-61％；
2.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，步骤s1具体包括以下步骤：将50-60份乙醇和5-6份乙酸混合均匀，然后加入10份钛酸四丁酯，混合均匀后，加入稀硝酸溶液将ph值调节至3.5-4.5，然后浸入碳纤维布，并在30-35℃下静置陈化16-20h，然后取出碳纤维布并至于真空干燥箱中烘干，然后在氩气气氛保护下，在560-580℃下焙烧2.5-3h，制备得到所述tio2改性碳纤维布。
3.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，步骤s2具体包括以下步骤：将所述tio2改性碳纤维布浸入至sio2溶胶中20-30min，取出后在离心机中进行离心处理，再置于真空干燥箱中烘干，然后在氩气气氛保护下，在530-560℃下焙烧2.5-3h，制备得到所述sio2/tio2改性碳纤维布。
4.根据权利要求3所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在于，所述sio2溶胶的制备方法包括以下步骤：将正硅酸乙酯、乙二醇、去离子水、硝酸依照1：12-18：8-10：0.04-0.05的摩尔比混合，然后密闭搅拌10-15h，制备得到所述sio2溶胶。
5.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂材料，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：马倩倩，谭高辉，王虎，
申请(专利权)人：湖南弘辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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