[发明专利]一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料及其制备方法，一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料，包括环氧树脂基体材料、2层以上间隔设于环氧树脂基体材料中的碳纤维布层、和分散于该环氧树脂基体材料中的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌；所述的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌中的钼酸锑锌垂直于所述的碳纤维布层；本发明的复合材料中的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌在磁场作用下与所述的碳纤维布层垂直，不仅能增强基体树脂，而且使复合材料中纤维层与层之间形成微米级力学性能优异的立柱(类似于宏观的芳纶或者铝的蜂窝芯材)，从而使复合材料具有优异的抗弯性能。

技术领域

本发明属于聚合物基复合材料的制备领域，具体地说是涉及一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料及其制备方法。

背景技术

碳纤维/环氧复合材料具有比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成型的独特优点，因而被广泛应用于航空航天、体育器材、汽车等国民经济各个领域。但是要提高碳纤维复合材料的弯曲性能较为困难，一方面由于其取决于基体与碳纤维的界面结合，一方面取决于基体和增强纤维的力学性能。当碳纤维规格确定后，一般通过采用纳米增强填料来改性基体树脂，从而提高复合材料的弯曲性能。

发明内容

本发明涉及一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料及其制备方法，本发明的复合材料中的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌在磁场作用下与所述的碳纤维布层垂直，不仅能增强基体树脂，而且使复合材料中纤维层与层之间形成微米级力学性能优异的立柱，从而使复合材料具有优异的抗弯性能。

一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料，包括环氧树脂基体材料、2层以上间隔设于环氧树脂基体材料中的碳纤维布层、和分散于该环氧树脂基体材料中的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌；所述的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌中的钼酸锑锌垂直于所述的碳纤维布层；

所述表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌相对于基体材料的质量百分含量为0.01-10％；

所述的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌由以下方法制备而成：

(1)将摩尔比为1:1.25的六水合氯化铁和七水合硫酸亚铁，加入去离子水中，超声25-35分钟，得到氯化铁和硫酸亚铁混合水溶液，混合后氯化铁的浓度为1-6mg/ml；

(2)将钼酸锑锌加入去离子水中并超声25-35分钟，配制成浓度为2mg/ml的钼酸锑锌水溶液；

(3)将步骤(2)制得的钼酸锑锌水溶液加入反应容器中，并开启搅拌，然后将步骤(1)制得的氯化铁和硫酸亚铁混合水溶液加入恒压滴液漏斗中，然后在室温下将恒压滴液漏斗的氯化铁和硫酸亚铁混合水溶液滴入到反应容器中的钼酸锑锌水溶液中；钼酸锑锌与硫酸亚铁的质量比为100:12；

(4)步骤(3)滴完后加热至60℃-80℃，并快速滴入氨水使pH值调至9-10之间，然后在60℃-80℃下恒温匀速搅拌反应2-4h；

(5)将步骤(4)反应后的溶液转移至烧杯中，待反应产物自然沉降，去除上清液，加蒸馏水反复洗涤沉淀产物直至上清液为中性，然后将得到的中性溶液进行离心，并对离心产物干燥得到磁性颗粒修饰的钼酸锑锌。

进一步地，步骤(3)氯化铁和硫酸亚铁混合水溶液滴入到反应容器中的钼酸锑锌水溶液中的速率为20-40ml/min。

一种抗弯曲碳纤维环氧复合材料的制备方法，包括以下依序进行的步骤：

1)将表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌分散在乙醇中，然后用超声设备超声处理0.5-5小时，得到表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌乙醇溶液，所述的表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌乙醇溶液中表面修饰有磁性纳米颗粒的钼酸锑锌的浓度为0.01-20g/L；