[发明专利]一种形状记忆液晶环氧树脂-玻璃纤维-二氧化硅复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料及其制备领域，具体涉及一种形状记忆液晶环氧树脂-玻璃纤维-二氧化硅复合材料及其制备方法。

背景技术

形状记忆材料的出现是本世纪材料科学史上的重大飞跃，它揭示了材料内在的特殊本质，为材料加工工艺的革新及新产品的开发提供了崭新的途径。自1964年发现Ni-Ti形状记忆合金以来，形状记忆材料已引起世界各国广泛的关注并已取得了巨大进展。80年代以来，异军突起的形状记忆高分子材料以其优异的综合性能已成为一种引人注目的热门材料。与形状记忆合金相比，形状记忆高分子材料具有重量轻、耐腐蚀、易成形加工、记忆回复温度范围宽、形变量大、保温和绝缘性能好、价格便宜等优点。因此它在很多领域具有潜在的应用价值和广泛的应用前景，目前已经作为异型管接合材料、外科手术固定材料、缓冲材料、包装材料、火灾报警器以及涂料等在医疗、制造、包装、建筑以及农业能源等领域中得到广泛应用及开发，其经济效益和社会效应显著，是目前形状记忆材料中研究和开发最为活跃的领域。

近年来，将介晶基元引入到形状记忆材料中格外引人注意。介晶基元的引入提高了形状记忆聚合物的回复应力，改善了回复效果，可望在航空航天和生物医用领域获得潜在的应用。Pattrick T.Mather等首次合成了一种具有形状记忆效应的近晶C型液晶弹性体。Hiraoka等报道了单畴手性近晶相的液晶弹性体的双轴形状记忆效应。在国内，李德利、周其凤等研究了甲壳型液晶聚合物纤维的形状记忆效应。申请号为201110305569.5的中国发明专利及申请号为201010203910.1的中国发明专利申请公开了带支链的液晶环氧树脂和联苯型液晶环氧树脂并研究了其形状记忆效应，其产品具有较好热力学性能和形状记忆性能，但现有技术中的形状记忆材料并不能同时满足成本和性能的要求。

发明内容

为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种形状记忆液晶环氧树脂-玻璃纤维-二氧化硅复合材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供一种由上述制备方法制备得到的形状记忆液晶环氧树脂-玻璃纤维-二氧化硅复合材料。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种形状记忆液晶环氧树脂-玻璃纤维-二氧化硅复合材料的制备方法，具体操作步骤如下：

(1)二氧化硅和玻璃纤维表面处理：取干燥过的二氧化硅和无水丙酮混合，超声状态下，逐滴加入硅烷偶联剂的丙酮溶液(丙酮溶液的溶度为能使二氧化硅均匀分散即可)，溶液超声30min后抽滤，置于真空干燥箱中烘干，得到表面处理后的二氧化硅；取玻璃纤维于丙酮溶液(此处丙酮溶液能浸没玻璃纤维布即可)中浸泡洗涤24h，取出室温晾干，得到表面处理后的玻璃纤维；

(2)复合材料混合液制备：将液晶环氧树脂与固化剂溶解在丙酮中(此处丙酮能使得其液晶环氧树脂与固化剂溶解和二氧化硅均匀分散即可)，得到混合液，再加入步骤(1)中表面处理后的二氧化硅，超声震动使二氧化硅在混合液中均匀分散，得到复合材料混合液；

(3)固化成型：将步骤(2)得到的复合材料混合液倒入铺有大小与模具尺寸匹配的步骤(1)中表面处理后的玻璃纤维的模具中，常温下浸渍30min，真空抽除溶剂，固化后开模，得到形状记忆液晶环氧树脂-玻璃纤维-二氧化硅复合材料。

步骤(1)中所述二氧化硅优选粒径为20nm，纯度为99.9％的纳米二氧化硅；所述硅烷偶联剂优选γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)，γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)中的至少一种；所述玻璃纤维优选厚度为0.1mm，克重为300g/m²的无碱玻璃纤维布。

步骤(1)中所述硅烷偶联剂的加入量为二氧化硅质量的0.5％～1％。

步骤(2)中所述液晶环氧树脂优选具有式1所示的带支链的液晶环氧树脂，

式1

其中，n为1～12的整数。

步骤(2)中所述固化剂优选胺类固化剂，更优选地，所述胺类固化剂为4，4-二氨基二苯基甲烷(DDM)、4-氨基苯基氨基砜(SAA)、4，4-二氨基二苯醚(DDE)、4，4-二氨基苯基亚砜(DDS)、甲基间苯二胺(DAT)或乙二胺中的至少一种。

步骤(2)中所述液晶环氧树脂与固化剂加入量的摩尔比优选为2：1。

步骤(2)中所述表面处理后的二氧化硅的加入量优选为液晶环氧树脂、固化剂和表面处理后的二氧化硅总质量的1％～3％。