[发明专利]一种MXene改善的碳纤维-环氧树脂复合材料及改善方法

权利要求书

1.一种MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：包括以下步骤：

制备MXene胶体溶液：

1）将M、Al、C粉末烧结形成陶瓷块体材料，将制备陶瓷块体材料进行研磨处理，得到陶瓷粉体；

2）将陶瓷粉体材料置于盐酸与氟化锂混合液或氢氟酸腐蚀，多次清水洗涤腐蚀产物，使用去离子水配悬浊液并超声波分层、离心后制得MXene胶体溶液；

具体为：

（1）将1g制备的陶瓷粉体加入5～25ml浓度为9～12mol/ml的盐酸与0.2～2g氟化锂的混合溶液中，或加入5～25ml HF含量为10～70wt.%的水溶液中，加入磁转子并在20～70℃的油浴环境中搅拌12～96h得到悬浮液；

（2）用5～100ml去离子水洗涤腐蚀后的混合物悬浊液并离心，倒去上清液，重复多次至上清液PH值大于等于6；

（3）上清液PH值大于等于6后，继续使用5～100ml去离子水洗涤并离心，倒去上清液，重复3～5次；

（4）最终清洗完成的混合物，加5～40ml去离子水，在氩气气氛保护下超声波分层处理，超声过程中温度保持在35℃以下，超声过后混合液离心处理，取上层溶液即为单层MXene胶体溶液；

所述MXene胶体溶液的浓度使用抽滤的方法确定；

制备MXene功能化碳纤维复合材料：

1）碳纤维使用丙酮去除表面浸润剂后，在浓硝酸中酸化后清洗至中性；

2）将酸化后的碳纤维浸泡于MXene胶体溶液中设定时间后取出；

3）用水冲洗掉纤维表面多余的MXene，将冲洗后的纤维真空干燥，即得MXene功能化碳纤维复合材料；

制备MXene功能化碳纤维-环氧树脂复合材料：

1）甲基四氢苯酐和E51树脂均匀混合得到混合液；

2）将混合液置于滴于步骤（3）中制得的纤维表面，然后在第一温度下固化设定时间后，再升温至固化，后随炉冷却，即得。

2.根据权利要求1所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：所述MXene功能化碳纤维-环氧树脂复合材料制备步骤中的混合液中还包括有三-（二甲胺基甲基）苯酚，将E51树脂、甲基四氢苯酐和三-（二甲胺基甲基）苯酚混合均匀，真空脱泡10～60min后得到所述混合液。

3.根据权利要求2所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：每100份E51树脂比80～90份甲基四氢苯酐制备所述混合液。

4.根据权利要求1所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：所述陶瓷粉体为M_n+1AlC_n陶瓷粉体，n=1,2,3，M为过渡金属元素。

5.根据权利要求4所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：所述M_n+1AlC_n陶瓷粉体的制备步骤为：将M、Al、C粉末按照摩尔比（n+1）:1.2:n（n=1,2,3）混匀后，在1000～1800℃下通过无压烧结制备高纯三元层状M_n+1AlC_n（n=1,2,3）陶瓷块体材料，将制备的M_n+1AlC_n陶瓷材料进行研磨处理，得到M_n+1AlC_n陶瓷粉体。

6.根据权利要求4或5所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：所述M_n+1AlC_n陶瓷粉体中M为Ti、Nb、V、Cr或Ta。

7.根据权利要求1所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法，其特征在于：所述陶瓷粉体的细度为100目～1200目。

8.一种根据权利要求1所述的MXene改善碳纤维-环氧树脂复合材料界面的方法制得的碳纤维-环氧树脂复合材料。