[发明专利]一种同时提高碳纤维环氧复合材料界面强度和韧性的方法

摘要

一种同时提高碳纤维环氧复合材料界面强度和韧性的方法，解决现有碳纤维处理方法不能同时提高碳纤维与树脂间界面强度和韧性的问题。采用硅烷偶联剂对氧化锆(ZrO2)表面改性；将改性后ZrO2、环氧树脂和有机溶剂均匀混合，制得上浆剂；对碳纤维进行去剂处理；采用浸渍法将碳纤维通过装有上浆剂的浆料槽，后干燥，即完成碳纤维环氧复合材料所用的碳纤维的表面改性。该方法充分利用ZrO2及其在纤维表面的均匀分布来强韧化界面微区，在界面构筑间隔分布的强弱化学键合，既通过化学键的构筑提高了界面强度，又避免了过强化学键带来的界面韧性降低，同时ZrO2粒子可阻碍裂纹的扩展并诱发微裂纹，起到分散主裂纹尖端能量的作用，达到增韧作用。

主权项

1.一种同时提高碳纤维环氧复合材料界面强度和韧性的方法，其特征在于：1)硅烷偶联剂改性ZrO2将ZrO2纳米粒子与乙醇溶液按1:1～50的质量比混合磁力搅拌0.5～6h得ZrO2乙醇溶液；按硅烷偶联剂：乙醇溶液：去离子水＝1：5～20：0.1～0.6质量比将硅烷偶联剂与乙醇溶液混合后向其中滴加去离子水搅拌5～20min得硅烷偶联剂混合液；按ZrO2纳米粒子与硅烷偶联剂为1:1-3的质量比将硅烷偶联剂混合液加入到ZrO2乙醇溶液中，60℃搅拌1～6h完成硅烷偶联剂对ZrO2的嫁接，将嫁接后的ZrO2粒子用水和乙醇分别清洗，干燥即得到经过表面改性的ZrO2纳米粒子；2)改性ZrO2/环氧上浆剂的制备按质量百分比取0.1～5％的改性后的ZrO2纳米粒子、0.5～3％环氧树脂和92～99.4％的有机溶剂混合均匀得上浆剂；3)碳纤维表面去剂以丙酮为溶剂，采用索氏萃取法将碳纤维在70℃～80℃冷凝回流12～48h，后在60℃～80℃下干燥2h～4h；或将碳纤维在丙酮或石油醚的溶液中浸泡12～72h，后在60℃～80℃下干燥2h～4h；4)碳纤维的表面改性采用浸渍法将碳纤维通过装有上浆剂的浆料槽，后干燥，即完成碳纤维环氧复合材料所用的碳纤维的表面改性。