功能化玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法

摘要

本发明属于纳米技术领域，具体涉及一种功能化玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法。本发明将碳纳米管经过纯化，再进行羧基化，酰化后，将酰化的碳纳米管与带有活性氨基的偶联剂反应，得到表面接枝有偶联剂的碳纳米管与玻璃纤维反应，制得功能化玻璃纤维增强体；将得到的功能化玻璃纤维增强体和环氧树脂基体复合，得到功能化玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。本发明反应步骤简单，利用碳纳米管的强度和韧性改性玻璃纤维，制备的增强体可以强韧化树脂基体，显著提高复合材料的界面粘结强度以及复合材料的各项力学性能。本发明制备的复合材料可以广泛应用于航空航天、汽车船舶、交通运输、机械电子以及民用等技术领域。

主权项

功能化玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)称取0.1～1×10g干燥的碳纳米管和10～1×104mL无机酸混合，在1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0.1～24小时，然后加热至20～150℃，反应1～48小时，经去离子水稀释洗涤，微孔滤膜抽滤，洗涤至滤液呈中性，在温度为25～150℃下真空干燥1～48小时，得到纯化的碳纳米管；(2)将步骤(1)中得到的纯化碳纳米管0.1～1×10g和强氧化性酸1～1×103mL混合，在1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0.1～80小时，然后加热到25～120℃，搅拌并回流反应1～80小时，经去离子水稀释洗涤，超微孔滤膜抽滤，洗涤至滤液呈中性，在25～200℃温度下真空干燥1～48小时，得到酸化的碳纳米管；(3)将步骤(2)所得酸化的碳纳米管0.1～1×10g与酰化试剂1～1×104g混合，以1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0.1~80小时后，加热到25～220℃，搅拌并回流反应0.5～100小时，抽滤并洗涤除去酰化试剂及副产物，得到酰化的碳纳米管；(4)将步骤(3)所得酰化的碳纳米管0.1～1×10g与1～1×103mL的偶联剂混合，以1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0.1~80小时后，在5~200℃温度下反应0.5～48小时，过滤并洗涤，在25~200℃温度下真空干燥0.1～48小时，得到碳纳米管表面接枝有偶联剂；(5)将步骤(4)所得表面接枝有偶联剂的碳纳米管0.1～1×10g和1～1×103mL有机溶剂混合，以1~120kHz超声波或搅拌处理1分钟～24小时，使表面接枝有偶联剂的碳纳米管均匀分散在有机溶剂中，在5～150℃温度下，加入干燥的玻璃纤维1～1×103g，反应1分钟～96小时后，过滤并洗涤，在25~200℃温度下真空干燥0.1～48小时，得到功能化玻璃纤维增强体；(6)将步骤(5)得到功能化玻璃纤维增强体1～1×103g、环氧树脂1～1×103g和固化剂1～1×103g复合，在温度为25～200℃下真空除泡并反应0.5～72小时，得到功能化玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。