[发明专利]一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、碳纤维预处理：将碳纤维剪裁后置于丙酮和无水乙醇的混合溶液中浸泡以去除碳纤维表面的上浆剂，随后将上述处理后的碳纤维浸泡于H₂O₂溶液中，浸泡后取出用去离子水进行清洗，烘干后得到活化碳纤维；

步骤二、碳纤维表面预制TiO₂薄膜层：配制TiO₂溶胶，将活化碳纤维于TiO₂溶胶中浸泡，然后取出碳纤维进行热处理，随后自然冷却，若反复浸泡-热处理-冷却过程若干次，即得到不同厚度的TiO₂薄膜-碳纤维；

步骤三、构筑TiO₂纳米线-薄膜多级增强体：取步骤二中不同厚度TiO₂薄膜-碳纤维分别浸没于氢氧化钠水溶液中，然后分别进行均相水热反应，将所得碳纤维彻底浸没于盐酸水溶液中，并在70℃下处理10h，随后将碳纤维洗净烘干后在400℃下热处理3h，最终得到不同厚度的TiO₂纳米线-TiO₂薄膜多级增强碳纤维；

步骤四、碳纤维/树脂基复合材料制备：取步骤三得到的不同厚度的TiO₂纳米线-TiO₂薄膜多级增强碳纤维分别浸没于质量分数为20～30％的酚醛树脂溶液，得到复合材料预制体，随后将复合材料预制体热压成型，最终得到碳纤维-二氧化钛多级碳纤维增强树脂基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中将碳纤维裁剪为5cm×9cm的正方形并锁边，然后置于丙酮和无水乙醇体积比例为1:1的混合溶液中浸泡24～48h,去除碳纤维表面的上浆剂。

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤一中将去除上浆剂的碳纤维浸泡于体积分数为30％的H₂O₂溶液24h，浸泡后取出用去离子水进行清洗，在60℃下烘干，得到活化碳纤维。

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中TiO₂溶胶配制过程如下：向无水乙醇中逐滴加入浓盐酸，并持续搅拌，再向上述溶液中加入钛酸四丁酯，持续搅拌30min，陈化12h，得到TiO₂溶胶，其中无水乙醇、浓盐酸和钛酸四丁酯的体积比为100:1:20。

5.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤二中将活化碳纤维安装至提拉镀膜机上，并将碳纤维浸泡于TiO₂溶胶中5min，然后以10mm/min速度取出碳纤维，于60℃下热处理15min，随后自然冷却。

6.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三的氢氧化钠溶液中，每500ml H₂O中加入33.2g的NaOH。

7.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤三中均相水热反应温度为180℃，时间为8h。

8.根据权利要求1所述的一种碳纤维-二氧化钛多级增强树脂基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤四中热压成型温度为170℃，压力10MPa，时间10min。