[发明专利]一种高层间剪切高韧性碳纤维/环氧树脂复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高层间剪切高韧性碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于：

复合材料包括碳纤维、环氧树脂及分散于该环氧树脂中的改性SiO₂@PDVB Janus粒子；

碳纤维、环氧树脂与改性SiO₂@PDVB Janus粒子的质量比为20∶100∶4；

改性SiO₂@PDVB Janus粒子为由TETA或KH570对SiO₂@PDVB Janus粒子进行改性的粒子；

复合材料的制备方法包括以下步骤：

步骤一、在0℃冰浴的条件下，将改性SiO₂@PDVB Janus粒子置于四氢呋喃中，得到Janus粒子四氢呋喃混合液,然后超声震荡1小时,得到混合均匀的改性SiO₂@PDVB Janus粒子四氢呋喃溶液；

步骤二、在所述改性SiO₂@PDVB Janus粒子四氢呋喃溶液中加入环氧树脂，搅拌混合液10分钟,再超声处理2小时；

步骤三、将步骤二得到的混合液放入烘箱，将烘箱温度设置为70摄氏度，烘8小时，得到脱除溶剂的混合液；将脱除溶剂的混合液用三辊研磨机进行进一步混合，最后得到均匀的Janus粒子/环氧树脂混合液；然后将混合液放入真空干燥箱中，在70摄氏度的条件下，真空脱泡直至混合液中没有气泡为止；

步骤四、将步骤三得到的混合均匀的Janus粒子/环氧树脂混合液置于80℃的油浴锅中预热1小时以降低粘度，然后将油浴锅温度调节到90℃进行预聚，反应2小时，在此预反应的过程中Janus粒子和环氧树脂会形成螯合物；

步骤五、将步骤四所得混合物降低到室温，加入固化剂；随后在高速混合机中在3000rpm下混合2min，再将混合均匀的混合物放于真空烘箱中，真空脱泡直至混合液中没有气泡为止；利用真空辅助树脂传递模塑工艺将所得的混合物与碳纤维复合到一起,获得所述碳纤维/环氧树脂复合材料。

2.根据权利要求1所述的高层间剪切高韧性碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于：

其中，所述改性SiO₂@PDVB Janus粒子的制备方法为：

首先，分别制备SiO₂纳米粒子和PDVB/PS空心颗粒；

然后，将SiO₂纳米粒子和PDVB/PS空心颗粒混合，通过氨水进行溶胶-凝胶过程，获得SiO₂@PDVB/PS Janus颗粒，再利用N,N-二甲基乙酰胺除去PS，获得SiO₂@PDVB Janus粒子；

最后，利用H₂O₂和HCl活化处理SiO₂@PDVB Janus粒子，再通过TETA或KH570对其进行改性，获得所述改性SiO₂@PDVB Janus粒子。

3.根据权利要求1所述的高层间剪切高韧性碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于：

其中，所述固化剂与环氧树脂的质量比为100∶30。

4.根据权利要求1所述的高层间剪切高韧性碳纤维/环氧树脂复合材料，其特征在于：

其中，所述固化剂为双氰胺。