[发明专利]对位芳纶纤维增强酚醛树脂板材制作及受力测定方法

说明书

对位芳纶纤维增强酚醛树脂板材制作及受力测定方法，包括以下步骤：称量石墨烯粉末加入到丙酮溶液中，制备成悬浮液；将聚芳醚酮、环氧树脂、酚醛树脂按照1:1:8的重量混合并加热至熔融后加入悬浮液中形成石墨烯酚醛树脂复合液；对位芳纶纤维处理干燥后放入石墨烯酚醛树脂复合液中充分浸润形成浆料；将浆料倒入板材制作模具内；经过凝胶、固化和熟化三个阶段后形成板材；使用数字电阻仪测量出加载力与电阻率变化曲线，完成该板材压力传感标定测量。本发明利用在压力作用下石墨烯电阻率变化的特性，制作出可以通电加热、对压力变化敏感并可实时监测的玻璃纤维增强酚醛树脂板材。制作出来的板材在保持其密度小、强度高的前提下，模量更大，耐磨性更强。

技术领域

本发明属于聚合物基纳米和对位芳纶纤维技术领域，具体涉及一种具有加热与应力感知功能的对位芳纶纤维增强酚醛树脂板材制作及受力测定方法。

背景技术

对位芳纶纤维是复合材料增强基材中用量最大、应用最广的无机非金属材料。随着复合材料向高性能与多功能化发展，S对位芳纶纤维等高性能对位芳纶纤维不断推出，它具有更高的力学性能、更强的耐腐蚀性能、更高的耐热性能。

酚醛树脂是指由二元酸和二元醇经缩聚反应而生成的含有不饱和双键的高分子化合物。有一定的耐热性，具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度，耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，导电性能良好。

对位芳纶纤维增强酚醛树脂复合材料板材是目前应用最广泛的复合材料之一，具有密度小、强度高等优点，另外其原材料来源广泛、加工成型简便、生产效率高，可设计性强。但该复合材料板绝缘不导电，不能通电加热，在寒冷气候中使用受到一定限制。板受到的荷载不能自感知，特殊条件下安全性存在隐患。

石墨烯作为一种纳米碳材料，在常温下石墨烯的电子迁移率超过15000 cm²/（V·S），而电阻率只约10^-6 Ω·cm，为目前电阻率最小的材料；石墨烯具有优异的热导性能，其导热系数可高达5300W/m·K，远高于碳纳米管和金刚石。石墨烯既具有高强度、高弹模和强韧性等力学性能，又具有优异的导热、导电、电磁等功能性能而赋予酚醛树脂基对位芳纶纤维增强复合材料功能/智能性能。随着石墨烯价格的大幅度下降，将石墨烯应用于复合材料领域无疑具有重大应用前景。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种在保持其密度小、强度高的前提下，能够通电加热、感知板材压力变化的对位芳纶纤维增强酚醛树脂板材制作及受力测定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：对位芳纶纤维增强酚醛树脂板材制作及受力测定方法，包括以下步骤：

（1）、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末；

（2）、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中，然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理，制备成分散均匀的悬浮液；

（3）、将聚芳醚酮、环氧树脂、酚醛树脂按照1:1:8的重量比称量备用；

（4）、将称量好的聚芳醚酮与环氧树脂均匀混合，将混合物在一定温度下熔融得预聚体，然后将预聚体放入粉碎机内打成粉末，并通过80目的细筛；将预聚体粉末和称量好的酚醛树脂加入到搅拌机内搅拌混合，混合过程中加热至软化温度以上，使其处于熔融流动状态；

（5）、将熔融的酚醛树脂加入步骤（2）制备的悬浮液中，使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀，形成石墨烯酚醛树脂复合液；

（6）、将对位芳纶纤维浸入二氯乙烷中，加热煮沸然后再浸入无水乙醇中，加热煮沸，除去对位芳纶纤维表面的处理剂，处理完成后在龟热恒温鼓风干燥箱中干燥，干燥后放入石墨烯酚醛树脂复合液中充分浸润形成浆料；

（7）、将正电极和负电极分别埋设在板材制作模具内侧壁的对角位置，留出接线端子；