高模量抗冲击碳纤维复合材料的制备方法

摘要

高模量抗冲击碳纤维复合材料的制备方法，由碳纤维织物置于基体溶液中固化而成，所述基体溶液的原料组成为：45~63重量份的环氧树脂、3~5重量份的滑石粉、26~34重量份的二氨基二苯砜、体积与环氧树脂总重量的比例为2.4mL：1g的丙酮溶液、1~2重量份的单层氮化硼、1.2~2重量份经过硅烷偶联剂改性的氮化硅、1.2~2重量份经过硅烷偶联剂改性的二硫化钼和0.2~1重量份的消泡剂。与现有技术相比，本发明以碳纤维织物作为增强骨架填料，金属或者非金属作为支撑体，通过环氧树脂粘结剂粘结而形成自润滑复合材料，其具有承载能力高、摩擦系数低、耐磨寿命长以及密度低等特性。

主权项

高模量抗冲击碳纤维复合材料的制备方法，由碳纤维织物置于基体溶液中固化而成，所述基体溶液的原料组成为：45~63重量份的环氧树脂、3~5重量份的滑石粉、26~34重量份的二氨基二苯砜、体积与环氧树脂总重量的比例为2.4mL：1g的丙酮溶液、1~2重量份的单层氮化硼、1.2~2重量份经过硅烷偶联剂改性的氮化硅、1.2~2重量份经过硅烷偶联剂改性的二硫化钼和0.2~1重量份的消泡剂，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、取碳纤维织物，将其依次浸于浓度为1.5×10⁴g/cm³的碳酸钠溶液和浓度为0.3~0.5×10⁴g/cm³的椰油酰二乙醇胺溶液中，分别清洗15~20min，并将清洗后的碳纤维织物浸于浓度为2.0×10⁵g/cm³的过二硫酸铵和浓度为1.84g/cm³的硫酸形成的混合溶液中清洗15~20min，然后对碳纤维织物进行水洗，至其表面达到中性，干燥，备用；步骤二、将步骤一干燥后的碳纤维织物依次通过质量分数为2~5%的多乙烯多胺溶液槽和温度为500~600℃的烘箱，待碳纤维织物表面完全干燥后，再利用去离子水将碳纤维织物进行水洗、干燥，备用；步骤三、取二硫化钼、体积与二硫化钼总重量的比例为50mL：1g的浓硫酸混合后，超声波震荡处理2~2.5h后，先在100~120℃下恒温油浴1~1.5h，然后再进行抽滤，并采用去离子水冲洗滤液至其pH=7，在80~100℃的真空干燥箱中烘干后，制得酸化二硫化钼；将酸化二硫化钼以及与其重量相同的硅烷偶联剂加入到丙酮溶液使其完全溶解，将溶液置于超声波清洗器中处理20min后，再在80~100℃的真空干燥箱中烘干，制得改性二硫化钼，备用；步骤四、将氮化硅以及与其重量相同的硅烷偶联剂加入到乙醇溶液中，将溶液置于超声波搅拌器中处理20min后，采用质量分数为37%的乙酸调整溶液pH至5.5，抽滤后在100℃真空干燥24h，制得改性氮化硅，备用；步骤五、按照所述重量份数，分别称取环氧树脂、二氨基二苯砜、丙酮、滑石粉、单层氮化硼、消泡剂、步骤三制得的改性二硫化钼和步骤四制得的改性氮化硅，将环氧树脂、二氨基二苯砜、丙酮和消泡剂混合形成胶液，将滑石粉、单层氮化硼、步骤三制得的改性二硫化钼和步骤四制得的改性氮化硅加入到胶液中，并置于分散机中，在18000rpm条件下分散5~7min，形成微乳溶液，备用；步骤六、将步骤二制得的碳纤维织物置于步骤五制备的微乳溶液中，浸泡30~40min后取出碳纤维织物，然后将碳纤维织物置于80℃的烘箱中固化5min，将固化后的碳纤维织物再次置于微乳溶液中浸泡10min，取出并在80℃的烘箱中固化3min，制得碳纤维复合材料。