一种自修复界面的碳纤维复合材料的制备方法及其自修复方法,它涉及一种碳纤维复合材料的制备方法及其自修复方法，本发明专利技术是为了解决现有的自修复材料不能够重复使用，多次修复的问题，本发明专利技术的制备方法按以下步骤实现：首先制备涂层溶液，然后将碳纤维浸没于涂层溶液中浸渍处理，再在60~200℃的温度下进行干燥，得到一种自修复界面的碳纤维复合材料；本发明专利技术的自修复方法：将受损后的材料通入1~3min的5~7mA的电流，进行自修复，修复效率高，单次修复效率为90%~95%，能够多次修复，多次修复后的效率仍可达87.5%，且修复时间为1~3min，修复时间短，可应用在航空航天，潜水深海，军工制造等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种碳纤维复合材料的制备方法及其自修复方法。
技术介绍
进入21世纪后，世界各国越来越注重研发新材料的性能。其中由于树脂基碳纤维复合材料具有高轻性，高强度，高机械性能，因而被广泛的应用到了航空航天，潜水深海，军工制造等领域。碳纤维复合材料是由碳纤维、树脂基体以及两者之间的界面相组成，碳纤维主要起承载作用，树脂基体主要起连接增强相和传载作用，而界面相作为复合材料另一个重要的微结构，不仅起着连接碳纤维与树脂基体的“桥梁”作用，也是外加荷载从树脂基体 向碳纤维传递的“纽带”。界面相的结构、组成、性质、结合方式以及界面相的粘结 强度对复合材料的力学性能及破坏行为有着重大的影响。可以认为，对于给定的碳纤维与树脂基体复合材料，界面相是决定该碳纤维与树脂基体复合材料性能的决定性因素。国际上，专门就复合材料界面问题召开过多次国际性会议((ICCI)，国内也召开过多届全国性的界面工程研讨会，足见人们对复合材料界面的重视程度。界面相的作用是多方面的，其中最重要的作用之一是传递荷载，使碳纤维与树脂基体充分发挥协同效应。界面相的性能将直接影响碳纤维与树脂基体间的应力传递与分布，从而影响复合材料的力学性能。界面相的特性还会影响复合材料使用过程中内部的损伤累积与裂纹传播的过程，碳纤维复合材料的破坏经常出现在界面层，从而影响碳纤维复合材料使用的可靠性，使得碳纤维复合材料的推广受到了很大的制约。因此，对碳纤维复合材料界面自修复的研究具有重要的意义，既可以延长碳纤维复合材料的使用寿命又可以降低维护碳纤维复合材料的成本，现有申请号为200810025910. X的中国专利《一种高温自修复型纤维增强环氧复合材料及其制备方法》，该方法通过将分别含有环氧树脂预聚物和固化剂的双胶囊修复体系均匀混合到树脂基体中，再将基体固化剂、催化剂加入其中混合均匀，进一步用所得混合物浸润纤维增强材料，最后固化成型得到自修复型纤维增强聚合物基复合材料。制备工艺复杂，且制备的高温自修复型纤维增强环氧复合材料不能够重复使用，多次修复。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的自修复材料不能够重复使用，多次修复的技术问题，而提供。本专利技术的一种自修复界面的碳纤维复合材料的制备方法按以下步骤进行一、按聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮质量比为(1飞)100，称取聚醚砜和氮甲基吡咯烷酮，然后加入到搅拌器中，在转速为6(T80r/min的条件下进行搅拌，使聚醚砜树脂溶解在氮甲基吡咯烷酮中，得到涂层溶液；二、将碳纤维浸没于步骤一得到的涂层溶液中浸溃处理2(T40min，浸溃过程中辅以超声振荡处理，其中超声频率为7(TllOKHz，然后取出，在温度为6(T200°C的条件下，干燥0. 5 5min，得到自修复界面的碳纤维复合材料，其中涂层厚度为涂层的厚度为0.05-0. 3 u m。本专利技术的一种自修复界面的碳纤维复合材料的自修复方法按以下步骤进行将受损后的自修复界面的碳纤维复合材料接入外电源，在电流强度为5 8mA的条件下通电3min,完成碳纤维复合材料的自修复。本专利技术的有益效果本专利技术的一种自修复界面的碳纤维复合材料的制备方法，通过多次试验寻求热塑性树脂与有机溶剂的最佳配比，即聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮的最佳配比，试验表明当 树脂含量低于1%时，不利于涂层溶液在纤维表面成膜涂覆，当含量高于5%时，达不到纤维丝条整体松散程度、开纤性以及单根纤维间的交联程度等性能指标，得到该最佳配比为聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮的质量比是(1飞)100，本专利技术制备的一种自修复界面的碳纤维复合材料，当界面受损后，应用本专利技术的接入外电源通电的方法进行修复，因为碳纤维是导电体，聚醚砜树脂是热塑性树脂，通过电流后会产生大量的热量，使聚醚砜树脂受热，当温度高于聚醚砜树脂的玻璃化转变温度时聚醚砜树脂变成粘流态，流动的聚醚砜树脂重新与碳纤维紧密结合，当外电流撤去后温度降低，聚醚砜树脂重新固化，此时破坏的界面得以修复，本专利技术的修复方法，修复效率高，单次修复效率可达909^95%，并且能够进行多次修复，多次修复后的效率仍可达87. 5%，使得碳纤维复合材料能够重复使用，降低了材料使用的成本，同时延长了材料的使用寿命，且修复时间为llmin，修复时间短，修复时无需额外添加其他化学物质，环保节能，广泛的应用在航空航天，潜水深海，军工制造等领域。附图说明图I是试验二界面剪切强度测试原理图；其中I为碳纤维，2为树脂球，3为刀具，—为碳纤维运动方向；图2是试验一制备的试样一的界面剪切强度在120倍光学显微镜下的照片；图3是破坏后的试样一的界面剪切强度在120倍光学显微镜下的照片；图4是修复后的试样一的界面剪切强度在120倍光学显微镜下的照片；图5是试验二电流对修复效率的影响的图片；图6是试验四修复次数对修复效率的影响的图片。具体实施例方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一本实施方式的一种自修复界面的碳纤维复合材料的制备方法按以下步骤进行一、按聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮质量比为(1飞)100，称取聚醚砜和氮甲基吡咯烷酮，然后加入到搅拌器中，在转速为6(T80r/min的条件下进行搅拌，使聚醚砜树脂溶解在氮甲基吡咯烷酮中，得到涂层溶液；二、将碳纤维浸没于步骤一得到的涂层溶液中浸溃处理2(T40min，浸溃过程中辅以超声振荡处理，其中超声频率为7(TllOKHz，然后取出，在温度为6(T20(TC的条件下，干燥0. 5 5min，得到自修复界面的碳纤维复合材料，其中涂层的厚度为0. 05-0. 3 u m。本实施方式一种自修复界面的碳纤维复合材料的制备方法，通过多次试验寻求热塑性树脂与有机溶剂的最佳配比，即聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮的最佳配比，试验表明当树脂含量低于1%时，不利于涂层溶液在纤维表面成膜涂覆，当含量高于5%时，达不到纤维丝条整体松散程度、开纤性以及单根纤维间的交联程度等性能指标，得到该最佳配比为聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮的质量比是(1飞)100，制备方法环保节能，可广泛的应用在航空航天，潜水深海，军工制造等领域。具体实施方式二 本实 施方式与具体实施方式一不同的是步骤一中聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮质量比为(2 4) : 100，其它步骤及参数与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一或二不同的是步骤一中的转速为70r/min,其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是步骤二中超声振荡的频率为90KHz，浸溃处理时间为30min，其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是步骤二中的干燥温度为8(T18(TC，干燥时间为I. 5 4min，其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是步骤二中的干燥温度为10(Tl6(rC，干燥时间为2. 5 3min，其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。具体实施方式七本实施方式的一种自修复界面的碳纤维复合材料的自修复方法按以下步骤进行将受损后的自修复界面的碳纤维复合材料接入外电源，在电流强度为5 8mA的条件下通电3min,完成碳本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自修复界面的碳纤维复合材料的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行：一、按聚醚砜树脂与氮甲基吡咯烷酮质量比为（1~5）：100，称取聚醚砜和氮甲基吡咯烷酮，然后加入到搅拌器中，在转速为60~80r/min的条件下进行搅拌，使聚醚砜树脂溶解在氮甲基吡咯烷酮中，得到涂层溶液；二、将碳纤维浸没于步骤一得到的涂层溶液中浸渍处理20~40min，浸渍过程中辅以超声振荡处理,其中超声频率为70~110KHz，然后取出，在温度为60~200℃的条件下，干燥0.5~5min，得到自修复界面的碳纤维复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王荣国，曹振兴，刘文博，矫维成，郝立峰，杨帆，张舒，徐忠海，赫晓东，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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