[发明专利]一种具有复合机械互锁结构界面的改性碳纤维及其复合材料

权利要求书

1.一种碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：它是氧化石墨烯/羧甲基纤维素改性碳纤维、树脂基体、固化剂为原料制得的；所述氧化石墨烯/羧甲基纤维素改性碳纤维是以氧化石墨烯、羧甲基纤维素或其盐作为改性剂，对碳纤维进行改性后制得的材料；所述氧化石墨烯、羧甲基纤维素或其盐的质量比为0.06：1，所述树脂基体为环氧树脂。

2.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述羧甲基纤维素的盐为羧甲基纤维素的金属盐；

和/或，所述碳纤维为聚丙烯腈基碳纤维。

3.根据权利要求2所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述羧甲基纤维素的金属盐为羧甲基纤维素钠。

4.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：

所述羧甲基纤维素或其盐的质量与碳纤维的长度之比为0.05g：(3～7)m；所述碳纤维直径为3～10μm。

5.根据权利要求4所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述羧甲基纤维素或其盐的质量与碳纤维的长度之比为0.05g：5m；所述碳纤维直径为7μm。

6.根据权利要求1所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述氧化石墨烯/羧甲基纤维素改性碳纤维的制备方法为：将碳纤维浸入上浆剂中，取出后干燥，即得；所述上浆剂由氧化石墨烯、羧甲基纤维素或其盐以及溶剂组成。

7.根据权利要求6所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述上浆剂中，氧化石墨烯的浓度为0.01～0.05g/L，羧甲基纤维素或其盐的浓度为0.2～0.8g/L；

和/或，所述溶剂为水；

和/或，所述浸入时间为5～30分钟；

和/或，所述干燥温度为25～50℃；

和/或，所述上浆剂是通过以下方法制得的：将氧化石墨烯、羧甲基纤维素或其盐加入溶剂中，搅拌均匀，然后超声处理，即得；所述超声时间为10～50分钟，超声功率为400～600W。

8.根据权利要求7所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述上浆剂中，氧化石墨烯的浓度为0.03g/L，羧甲基纤维素或其盐的浓度为0.5g/L；

和/或，所述浸入时间为10分钟；

和/或，所述干燥温度为40℃；

和/或，所述超声时间为30分钟，超声功率为500W。

9.根据权利要求1～8任一项所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：

所述固化剂为芳香胺环氧固化剂；

和/或，所述树脂基体和固化剂的质量比为100:(20～30)；

和/或，所述树脂基体与氧化石墨烯/羧甲基纤维素改性碳纤维的体积之比为3：(1.5～2.5)。

10.根据权利要求9所述的碳纤维增强环氧树脂基复合材料，其特征在于：所述环氧树脂为E51；

和/或，所述芳香胺环氧固化剂为4,4-二氨基二苯甲烷；

和/或，所述树脂基体和固化剂的质量比为100:28；

和/或，所述树脂基体与氧化石墨烯/羧甲基纤维素改性碳纤维的体积之比为3:2。

11.权利要求1～10任一项所述碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：将树脂基体和固化剂混合均匀，得树脂上浆剂，将树脂上浆剂均匀涂覆盖到氧化石墨烯/羧甲基纤维素改性碳纤维表面，然后放入模具中，固化，即得。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述混合方式为搅拌；

和/或，所述固化条件为：先在8～12Mpa、120～150℃的条件下保温保压1～3h，再8～12Mpa、150～190℃的条件下保温保压1～3h。