[发明专利]一种采用碱--超声溶胶凝胶法改性提高黄麻环氧树脂复合材料性能的方法

说明书

本发明提供了一种采用碱‑超声溶胶凝胶法改性提高黄麻/环氧树脂复合材料性能的方法。通过将黄麻纤维制成具有三维网状结构的非织造布，然后对其进行碱‑超声溶胶凝胶法改性处理，使黄麻纤维孔隙率增加，比表面积增大，形成的纳米粒子填充在黄麻纤维的孔隙与沟槽中，降低吸水率，提高黄麻纤维表面粗糙度，从而增加了黄麻纤维与树脂基体的界面结合强度。然后将经过改性处理后的黄麻纤维非织造布作为增强体，以环氧树脂为基体，采用RTM工艺制备出力学性能显著提升的黄麻/环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明属于纤维增强复合材料加工技术领域，涉及一种采用碱-超声溶胶凝胶法改性提高黄麻/环氧树脂复合材料性能的方法

背景技术

随着“绿色、环保”理念的深入人心，复合材料将向着环境友好性、可持续性等方向发展。黄麻纤维由于具有较高的比模量和比强度、来源广泛价廉、可再生、可降解、可回收的优良性能和特点，可生产强度大、重量轻的复合材料，近年来在复合材料领域得到了较多地关注和研究。黄麻纤维复合材料用途广泛，可应用于汽车内饰、汽车外板、吸音隔热、建筑材料等领域。但在黄麻复合材料制备中，如果直接将黄麻纤维作为增强体制备复合材料，黄麻纤维中的纤维素、半纤维素等含有大量亲水性的羟基，加之纤维素大分子链间强烈的氢键作用，使黄麻纤维表现出较强的极性和亲水性，导致其与疏水性树脂基体间的界面相容性不佳的问题。从而使得制备的复合材料性能降低。因此如果较好地解决此项问题，可有效提升最终复合材料的综合性能。

非织造布是一种不需要纺纱织布而形成的织物，其是将定向或随机排列的纤维通过摩擦、抱合或粘合，制成的片状物或纤网。本发明制备的干法针刺非织造布其黄麻纤维在网中呈三维结构，做为复合材料的增强体有利于克服层间强度低的问题，同时具有生产流程短、成本低的优点。因此将黄麻纤维制成非织造布，采用碱-超声溶胶凝胶处理方式对黄麻纤维进行改性作为增强体，能有效提高最终制备复合材料的力学性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种碱-超声溶胶凝胶法改性提高黄麻/环氧树脂复合材料性能的方法，通过其改性处理后，一方面利用微纳米粒子独特的表面效应，填充在麻纤维的孔隙与沟槽中，减少黄麻纤维的毛细效应，降低吸水率，使黄麻纤维与树脂基体的界面结合得以改善；另一方面微纳米粒子附着在黄麻纤维的表面提高了其表面粗糙度，在黄麻纤维表面与树脂基体之间产生机械锁结效应，从而提高了黄麻纤维与树脂基体的界面结合强度，最终提高了黄麻/环氧树脂复合材料力学性能。

本发明提供的技术方案如下：

一种采用碱--超声溶胶凝胶法改性提高黄麻/环氧树脂复合材料性能的方法，依次包括以下步骤：

步骤1制备黄麻纤维非织造布，其工艺流程为：纤维原料→混合开松→梳理成网→铺网→针刺加固→黄麻纤维非织造布；

步骤2黄麻纤维非织造布清洁预处理：将黄麻纤维非织造布放置于50℃蒸馏水中浸泡20min～30min，以除去非织造布表面的灰尘与杂质，取出后，将其放置于80℃的烘箱中，干燥6小时后取出备用；

步骤3将所述步骤2中得到的黄麻纤维非织造布碱改性处理：配制浓度为3％～7％的氢氧化钠溶液，裁剪所述步骤2中得到的黄麻纤维非织造布并称重，所述黄麻纤维非织造布与所述氢氧化钠溶液的质量配比为1:40，将所述步骤2中得到的黄麻纤维非织造布在所述氢氧化钠溶液中分别浸泡1h～3h后取出，用蒸馏水和冰醋酸洗涤，直至冲洗液呈中性，将其放置于90℃的烘箱中干燥6h后取出，得到碱处理黄麻纤维非织造布；