[发明专利]一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法，先将石墨烯和低粘度可反应分散剂进行超声分散制备得到石墨烯分散液，然后再把分散液与树脂混合，调配成一定浓度的增韧树脂，再采用碳纤维预浸料的制备工艺，经连续浸渍、烘干制备得到石墨烯增韧碳纤维预浸料，经铺层、模压、固化制备得到所需的石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料。本申请的石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料具有增韧性好，石墨烯分散性好，结构完整，且分散剂具有低粘度和可交联反应特性，使石墨烯能够随树脂进入到碳纤维纤维束之间，提高纤维间的结合力，在增强树脂复合材料领域应用广泛。

【技术领域】

本发明涉及复合材料领域，利用石墨烯的插层效应，利用分散剂的低粘度和可反应特性，使石墨烯渗入到碳纤维纤维之间，提高复合材料的强度，尤其是增韧的作用，具体地说，是一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法。

【背景技术】

石墨烯是一种由碳原子sp²杂化轨道组成的，六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，其厚度仅为0.334nm，只有一个原子厚的石墨烯准二维平面晶体结构及平面内共轭π电子体系使石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能。但是由于石墨烯之间的存在π-π键和大的范德华力，使得石墨烯作为复合材料增强相的时候，容易发生团聚，使得制备出的复合材料中石墨烯分散不均匀，严重影响到复合材料的性能。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了是一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法。通过设计一种既具有石墨烯分散作用，同时由具有低粘度和环氧的可反应基团的分散剂，对易于团聚的石墨烯进行分散；在利用石墨烯的插层效应，使石墨烯渗入到碳纤维纤维之间，提高复合材料的强度，尤其是增韧的强度，具有显著效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料的制备方法，先将石墨烯和低粘度可反应分散剂进行超声分散制备得到石墨烯分散液，然后再把分散液与树脂混合，调配成一定浓度的增韧树脂，再采用碳纤维预浸料的制备工艺，经连续浸渍、烘干制备得到石墨烯增韧碳纤维预浸料，经铺层、模压、固化制备得到所需的石墨烯增韧树脂基碳纤维复合材料；其具体的步骤如下：

步骤一：预产物的制备

在氮气气氛中，以四甲基环四硅氧烷和苯乙烯为原料，控制四甲基环四硅氧烷和苯乙烯的摩尔比值为1∶2.15～1∶2.20，以氯铂酸的异丙醇溶液为催化剂；把催化剂和苯乙烯进行混合制备得到苯乙烯催化液，控制氯铂酸在苯乙烯催化液中的质量浓度500～5000ppm，采用缓慢滴加的方式，把苯乙烯催化液缓慢滴加到四甲基环四硅氧烷中，控制苯乙烯催化液在30min内滴加完，然后再在45～65℃氮气保护条件下，继续反应20～28h，然后再在45℃以活性炭吸附方式，进行吸附过多的催化剂，吸附45min后，过滤得到的滤液采用减压蒸馏的方式，真空度控制为1～5kPa，蒸馏温度控制为70～95℃，蒸馏后得到的残留产物为所制备的预产物。

所述的预产物制备中氯铂酸的异丙醇溶液催化剂中氯铂酸的质量浓度为0.5～5.0g/L；

所述的预产物制备中吸附过程中活性炭的质量浓度为4～8g/L。