用于轻质运动器械的环氧/POSS/碳纤维纳米复合材料及其制备方法

摘要

用于轻质运动器械的环氧/POSS/碳纤维纳米复合材料及其制备方法，涉及一种纳米复合材料。纳米复合材料包括碳纤维、POSS和环氧树脂固化物，碳纤维20％～60％，POSS 0.5％～20％，环氧树脂固化物30％～70％。将POSS与环氧树脂或固化剂反应得改性POSS；将碳纤维浸渍于按化学计量配制的环氧树脂+固化剂+改性POSS的丁酮溶液中，得环氧、POSS包覆的碳纤维网格面；再将该网格面卷曲成设计的产品形状置于模具中固化，脱模得环氧/POSS/碳纤维纳米复合材料。通过POSS的加入，基体的抗冲击性及弹性模量和硬度，耐磨损疲劳老化及吸震性等得到有效提高。各项机械性能指标优于现有环氧碳纤维复合材料。

主权项

1.一种环氧/POSS/碳纤维纳米复合材料，其特征在于包括碳纤维、POSS、和环氧树脂固化物，按质量百分比，碳纤维20％～60％，POSS 0.5％～20％，环氧树脂固化物30％～70％，所述POSS的结构式如下：其中R基团为非反应型基团，R1为活性官能团，根据R，R1分类，所述POSS是下表：中所述之一；所述的一种环氧/POSS/碳纤维纳米复合材料的制备方法包括以下步骤：1)选择一种带有活性官能团的POSS，根据其活性官能团的性质选择超过化学计量比0.1～20倍的环氧树脂或固化剂与其反应，得到改性POSS；2)按质量百分比，碳纤维为20％～60％，POSS为0.5％～20％，环氧树脂固化物为30％～70％的配比将碳纤维加入步骤1)制备的改性POSS及环氧树脂和固化剂的丁酮溶液的混合溶液中，溶液浓度为室温下粘度为0.1～20kcps；3)将浸渍了步骤2)溶液的碳纤维按设计的几何网络缠绕在固定物上，待溶剂挥发完毕，卸下固定物，得到环氧和POSS包覆的碳纤维网格面；4)将步骤3)得到的环氧和POSS包覆的碳纤维网格面卷曲设计成产品形态置于模具中，经固化，脱模，即得环氧/POSS/碳纤维纳米复合材料。