[发明专利]红柳炭化纳米颗粒、红柳炭化纳米颗粒增强复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种红柳炭化纳米颗粒、红柳炭化纳米颗粒增强复合材料及其制备方法和应用，涉及复合材料技术领域，所述红柳炭化纳米颗粒主要由红柳高温炭化后分散得到，所述红柳炭化纳米颗粒增强复合材料包括热固性树脂、增强纤维和红柳炭化纳米颗粒。本发明提供的红柳炭化纳米颗粒增强复合材料，通过在热固性树脂中加入红柳炭化纳米颗粒，利用红柳炭化纳米颗粒在热固性树脂与纤维之间形成不连续相结构和红柳炭化纳米颗粒本身力学特性，显著提高复合材料的强度和韧性，同时由于红柳炭化纳米颗粒原料成本低廉，能够有效降低复合材料成本，扩大应用范围。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种红柳炭化纳米颗粒、红柳炭化纳米颗粒增强复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，纤维增强树脂基复合材料以卓越的综合性能被广泛用于航空航天、风电和汽车领域，但是由于树脂与增强纤维界面粘合程度不高，使得纤维增强树脂基复合材料在强度和韧性方面的性能仍有待提高。

目前，通过添加碳纳米管、石墨烯、碳纤维和纳米硅等纳米颗粒对纤维增强树脂基复合材料进行改性能够一定程度改善树脂基复合材料的强度和韧性，但是这些纳米颗粒价格昂贵，导致纤维增强树脂基复合材料成本居高不下，限制了应用范围。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种来源广泛、成本低廉的红柳炭化纳米颗粒，以将其添加到纤维增强复合材料中，在改善纤维增强复合材料强度和韧性的同时降低成本，扩大纤维增强复合材料的应用范围。

本发明提供的红柳炭化纳米颗粒，主要由红柳炭化后分散得到。

优选地，红柳炭化温度为380-420℃，优选为395-405℃，更优选为400℃；

优选地，红柳炭化时间为3.5-4.5h，优选为3.8-4.2h，优选为4h；

优选地，红柳从室温升温至炭化温度进行炭化，升温速度为4.5-5.5℃/min，优选为4.8-5.2℃/min，优选为5℃/min；

优选地，红柳炭化过程中采用惰性气体保护；

优选地，所述惰性气体包括氩气。

进一步的，红柳先干燥再进行炭化；

优选地，所述干燥方式包括烘干、风干和红外干燥方式中的至少一种，优选为烘干；

优选地，红柳干燥温度为85-95℃，干燥时间为65-80h；

优选地，红柳干燥温度为88-92℃，干燥时间为70-75h；

优选地，红柳干燥温度为90℃，干燥时间为72h。

进一步的，红柳炭化后先通过研钵磨成红柳炭化粉末，再将红柳炭化粉末放入球磨机中球磨得到红柳炭化纳米颗粒；

优选地，球磨机中，红柳炭化粉末与球磨珠质量比为1:(12-18)，优选为1：(14-16)，更优选为1:15；

优选地，球磨机转速为250-350rpm，球磨时间为85-95h；

优选地，球磨机的转速为280-320rpm，球磨时间为88-92h；

优选地，球磨机的转速为300rpm，球磨时间为90h。

进一步的，所述红柳炭化纳米颗粒的粒径为20-500nm，优选为100-500nm，更优选为200-500nm。

本发明的目的之二在于提供一种红柳炭化纳米颗粒增强复合材料，包括热固性树脂、增强纤维和本发明目的之一提供的红柳炭化纳米颗粒；