[发明专利]多尺度碳纤维、增强增韧环氧复合材料及其制备方法

权利要求书

1.多尺度碳纤维，其特征在于，由氧化碳纤维和纳米粒子ZIF-8组成，所述的纳米粒子ZIF-8通过化学键键合作用直接接枝在氧化碳纤维表面，通过以下步骤制得：

步骤1，将碳纤维浸泡在丙酮中，除去表面的杂质，干燥后分散在65%浓硝酸中，超声条件下对碳纤维表面进行刻蚀，水洗至中性，干燥得到氧化碳纤维；

步骤2，将氧化碳纤维超声分散在甲醇中，将2-甲基咪唑和六水合硝酸锌分别溶于甲醇中，然后依次加入到氧化碳纤维的甲醇溶液中，超声条件下反应，反应结束后离心，水洗，干燥得到多尺度碳纤维。

2.根据权利要求1所述的多尺度碳纤维，其特征在于，所述的碳纤维为短切碳纤维、长碳纤维或者碳纤维布。

3.根据权利要求1所述的多尺度碳纤维，其特征在于，步骤1中，所述的碳纤维在丙酮中的浸泡时间为24h以上，所述的超声时间为1.5~2h，步骤1和2中，所述的干燥温度为70~80℃；步骤2中，所述的2-甲基咪唑和六水合硝酸锌的摩尔比为3.5：1；步骤2中，所述的超声时间为4~6h。

4.含有权利要求1或2所述的多尺度碳纤维的增强增韧环氧复合材料，其特征在于，由环氧树脂、固化剂和多尺度碳纤维组成，其中环氧树脂和多尺度碳纤维的质量比97.0~99.0：3.0~1.0。

5.根据权利要求4所述的增强增韧环氧复合材料，其特征在于，所述的固化剂选自四乙烯五胺或2,4-二氨基二苯甲烷。

6.根据权利要求4所述的增强增韧环氧复合材料，其特征在于，所述的固化剂的含量为环氧树脂质量的13%~15%。

7.根据权利要求4所述的增强增韧环氧复合材料，其特征在于，所述的固化剂的含量为环氧树脂质量的14%。

8.根据权利要求4所述的含有多尺度碳纤维的增强增韧环氧复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

将多尺度碳纤维按比例加入到环氧树脂的乙酸乙酯溶液中，搅拌，水浴加热下抽真空除去乙酸乙酯和气泡，然后按比例加入固化剂，搅拌，浇铸在模具中，固化得到增强增韧的环氧复合材料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的搅拌时间为5~6h；所述的固化剂为四乙烯五胺时，采用三步固化工艺，具体为先常温固化4h，再90℃下加热4h，最后150℃下后处理30min；所述的模具为涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具。