[发明专利]一种MOFs改性PBO纤维、PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种MOFs改性PBO纤维、PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料及其制备方法和应用。本发明提供了一种MOFs改性PBO纤维，包括羧基改性PBO纤维和原位生长在所述羧基改性PBO纤维表面的MOFs。在本发明中，羧基改性PBO纤维表面原位生长的MOFs提高了PBO纤维表面的粗糙度，使MOFs改性PBO纤维与酚醛树脂之间产生机械联锁效应，从而提高改性PBO纤维和酚醛树脂基料之间的结合强度，当复合材料受到外力作用时，能够避免PBO纤维的切断和拔出，有效降低复合材料的磨损，进而提高PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料的耐磨强度。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种MOFs改性PBO纤维、PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

PBO纤维是聚对苯撑苯并二噁唑纤维的简称，是20世纪80年代美国为发展航天航空事业而开发的复合材料用增强材料，是含有杂环芳香族的聚酰胺家族中最有发展前途的一个成员，被誉为21世纪超级纤维。PBO纤维具有优异的比强度、模量、耐热性和抗燃性。此外，PBO纤维具有优异的耐冲击性、耐摩擦性和尺寸稳定性，并且质轻而柔软，是极其理想的纺织原材料。

将PBO纤维和树脂基体复合得到复合材料，复合材料结合了PBO纤维优异的力学性能、热学性能和树脂的优异加工、机械、耐磨性能，能够表现出优异的摩擦磨损性能。然而PBO纤维表面光滑且缺乏活性反应基团，使得PBO纤维与树脂基体的界面结合强度较弱，不能够充分发挥PBO纤维优异的性能。现有的PBO纤维增强树脂基复合材料的耐磨性能有待提高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种MOFs改性PBO纤维、PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料及其制备方法和应用，本发明提供的MOFs改性PBO纤维与酚醛树脂基料之间具有较高的结合强度，提高了PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料的耐磨性能。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种MOFs改性PBO纤维，包括羧基改性PBO纤维和原位生长在所述羧基改性PBO纤维表面的MOFs。

优选的，所述羧基改性PBO纤维和MOFs的质量比为100:1～5。

优选的，所述MOFs包括钴基MOFs、锌基MOFs或铁基MOFs。

本发明还提供了一种PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料，包括MOFs改性PBO织物和附着于所述MOFs改性PBO织物表面和/或内部的酚醛树脂；

所述MOFs改性PBO织物含有MOFs改性PBO纤维，所述MOFs改性PBO纤维为上述技术方案述MOFs改性PBO纤维。

优选的，还包括有机改性蒙脱土；

所述有机改性蒙脱土分散于酚醛树脂中；所述有机改性蒙脱土为有机阳离子改性蒙脱土；

所述酚醛树脂、有机改性蒙脱土和羧基改性PBO纤维的质量比为25～30:5～25:100。

本发明还提供了PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

将MOFs改性PBO织物浸渍酚醛树脂基料，得到所述PBO纤维增强酚醛树脂基复合材料；所述MOFs改性PBO织物含有上述技术方案所述的MOFs改性PBO纤维。

优选的，所述酚醛树脂基料中还包括有机改性蒙脱土；所述有机改性蒙脱土和酚醛树脂的质量比为0.5～5:100。

优选的，所述MOFs改性PBO织物的制备方法，包括以下步骤：

将PBO织物浸泡在混合酸液中进行刻蚀，得到羧基改性PBO织物，所述混合酸液包括硫酸和硝酸；

将所述羧基改性PBO织物浸泡于含有有机配体和金属离子的反应液中进行水热反应，得到所述MOFs改性PBO织物。