基于碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的纖維表面上漿劑的制備方法，主要解決現(xiàn)有利用納米材料改善復(fù)合材料界面性能技術(shù)會(huì)帶來復(fù)合材料成型困難、整體力學(xué)性能差及成本高的問題。本發(fā)明專利技術(shù)將碳納米管、氧化石墨烯、POSS單體偶聯(lián)劑引入上漿劑配方，利用該上漿劑將碳納米管、氧化石墨烯、POSS單體涂敷于纖維表面，充分利用上述納米材料的表面特性改善纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中纖維與基體的界面性能，同時(shí)也解決了直接在樹脂中加入納米材料，影響成型工藝及納米材料加入量有限的問題。本發(fā)明專利技術(shù)可作為納米分子偶聯(lián)劑使用，與纖維表面具有較強(qiáng)的結(jié)合能力。該上漿劑使用過程中可不必去除原商用上漿劑，采用水浸法即可實(shí)現(xiàn)纖維的上漿。具有復(fù)合材料成型相對容易、整體力學(xué)性能好及成本低的特點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種復(fù)合材料上漿劑領(lǐng)域，尤其涉及一種基于碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的纖維表面上漿劑的制備方法。
技術(shù)介紹
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料性能受纖維與基體的界面性能影響顯著，好的界面粘接可確保載荷從基體向增強(qiáng)材料的有效傳遞，降低應(yīng)力集中及改善力學(xué)性能。利用碳納米管、石墨烯等納米材料來改善纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維/基體界面成為國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。但碳納米管分子間作用力大，當(dāng)在聚合物基體內(nèi)分散量較大時(shí)，更趨向于團(tuán)聚 ，同時(shí)碳納米管巨大的比表面積也會(huì)導(dǎo)致聚合物基體黏度增大，造成復(fù)合材料成型困難，從而影響復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，同時(shí)也會(huì)造成成本的提高。目前采用的化學(xué)氣相沉積法在纖維表面生產(chǎn)碳納米管的方法生產(chǎn)環(huán)境苛刻，同時(shí)會(huì)損壞纖維外層，引入表面缺陷，影響纖維拉伸性能。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是以解決上述問題為目的，主要解決現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合材料成型困難、整體力學(xué)性能差及成本高的問題。本專利技術(shù)將碳納米管、氧化石墨烯、POSS單體偶聯(lián)劑引入上漿劑配方，利用該上漿劑將碳納米管、氧化石墨烯、POSS單體涂敷于纖維表面，充分利用上述納米材料的表面特性改善纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中纖維與基體的界面性能，同時(shí)也解決了直接在樹脂中加入納米材料，影響成型工藝及納米材料加入量有限的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用下述技術(shù)方案基于碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的纖維表面上漿劑的制備方法，是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的a、由Hummers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散20_180min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液，高速離心后取上層清液；b、氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管，磁力攪拌30-180min,超聲分散10-60min,離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管，氧化石墨烯碳納米管重量比為I :1-10 :1，碳納米管的濃度為O. 01-0. 3wt%，氧化石墨烯濃度為O. 01-3wt% ；c、P0SS單體水溶液配制將可溶于水的納米POSS單體溶于去等離子水溶液內(nèi)，超聲處理得到分布均勻的POSS水溶液，POSS單體的濃度為O. 01-1%，納米POSS單體的尺寸為l_30nm ；d、將上述步驟b與c溶液的混合液經(jīng)超聲分散得到碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的上漿劑溶液，上漿劑中固含量為O. l-lwt%，碳納米管氧化石墨烯P0SS單體質(zhì)量比=0. I 1 :1-1 1 :1。本專利技術(shù)的有益效果及特點(diǎn)(I)P0SS單體是具有納米尺寸的水合物，可作為納米分子偶聯(lián)劑使用，與纖維表面具有較強(qiáng)的結(jié)合能力，同時(shí)POSS單體具有較高的熱穩(wěn)定性，可提高上漿劑的熱分解溫度。(2)將氧化石墨烯的溶液與碳納米管混合后，碳納米管的側(cè)壁與氧化石墨烯的片層間會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的相互作用，由于石墨烯片層具有大量的親水性的功能基團(tuán)，會(huì)增大氧化石墨烯-碳納米管復(fù)合物在水中的分散效果。(3)該上漿劑使用過程中可不必去除原商用上漿劑，采用水浸法即可實(shí)現(xiàn)纖維的上漿，同時(shí)上漿后的纖維增強(qiáng)材料須經(jīng)在真空環(huán)境下200度2-8小時(shí)，將氧化石墨烯還原為石墨烯。(4)由于碳納米管、氧化石墨烯會(huì)在纖維表面形成完好的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，可大大提高其導(dǎo)電能力，在與基體樹脂中加入碳納米管相比，其導(dǎo)電率可從10-4S/m上升到10-1S/m，可用于復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測。 具體實(shí)施例方式實(shí)施例Ia、由Hmnmers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散20min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液，高速離心后取上層清液；b、氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管，磁力攪拌30min，超聲分散lOmin，離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管，氧化石墨烯碳納米管重量比為I :1，碳納米管的濃度為O.01wt%,氧化石墨烯濃度為O. 01wt% ；c、POSS單體水溶液配制將可溶于水的納米POSS單體溶于去等離子水溶液內(nèi)，超聲處理得到分布均勻的POSS水溶液，POSS單體的濃度為O. 01%，納米POSS單體的尺寸為l_30nm ；d、將上述步驟b與c溶液的混合液經(jīng)超聲分散得到碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的上漿劑溶液，上漿劑中固含量為O. 1-0. 3wt%，碳納米管氧化石墨烯POSS單體質(zhì)量比=1 1 :1。實(shí)施例2a、由Hmnmers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散180min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液，高速離心后取上層清液；b、氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管，磁力攪拌180min，超聲分散60min，離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管，氧化石墨烯碳納米管重量比為10 :1，碳納米管的濃度為O.lwt%,氧化石墨烯濃度為lwt% ；c、POSS單體水溶液配制將可溶于水的納米POSS單體溶于去等離子水溶液內(nèi)，超聲處理得到分布均勻的POSS水溶液，POSS單體的濃度為lwt%，納米POSS單體的尺寸為l_30nm ；d、將上述步驟b與c溶液的混合液經(jīng)超聲分散得到碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的上漿劑溶液，上漿劑中固含量為O. 5-lwt%，碳納米管氧化石墨烯POSS單體質(zhì)量比=0.I 1 :1。實(shí)施例3a、由Hmnmers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水,超聲分散120min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液，8000rpm高速離心后取上層清液；b、氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管，磁力攪拌60min,超聲分散40min,離心后取上層清液。其中碳納米管為功能化碳納米管，氧化石墨烯碳納米管重量比為5 :1，碳納米管的濃度為O. lwt%，氧化石墨烯濃度為O. 5wt% ；c、P0SS單體水溶液配制將可溶于水的POSS單體溶于去等離子水溶液內(nèi)，超聲處理得到分布均勻的POSS水溶液，POSS單體的濃度為O. 5%。d、將上述步驟b與c溶液的混合經(jīng)超聲分散得到碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的纖維上漿劑，上漿劑的固含量為O. 1-0. 5wt%，碳納米管氧化石墨烯P0SS單體質(zhì)量比 =0.I 1 :1。權(quán)利要求1.一種基于碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的纖維表面上漿劑的制備方法，該方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的 a、由Hummers法制備氧化石墨,取氧化石墨加入等離子水，超聲分散20-180min,形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液，高速離心后取上層清液； b、氧化石墨烯-碳納米管水溶液配制向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管，磁力攪拌30-180min，超聲分散10_60min，離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管，氧化石墨烯碳納米管重量比為I :1-10 :1，碳納米管的濃度為O. 01-0. 3wt%，氧化石墨烯濃度為O. 01-3wt% ； c、POSS單體水溶液配制將可溶于水的納米POSS單體溶于去等離子水溶液內(nèi)，超聲處理得到分布均勻的POSS水溶液，POSS單體的濃度為O. 01-1%，納米POSS單體的尺寸為l_30nm ； d、將上述步驟b與C溶液的混合液經(jīng)超聲分散得到本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的纖維表面上漿劑的制備方法，該方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：a、由Hummers法制備氧化石墨，取氧化石墨加入等離子水，超聲分散20？180min，形成顏色均勻的咖啡色氧化石墨烯溶液，高速離心后取上層清液；b、氧化石墨烯？碳納米管水溶液配制：向氧化石墨烯水溶液中加入碳納米管，磁力攪拌30？180min，超聲分散10？60min，離心后取上層清液。其中碳納米管為單壁碳納米管、多壁碳納米管或功能化碳納米管，氧化石墨烯：碳納米管重量比為1：1？10：1，碳納米管的濃度為0.01？0.3wt%，氧化石墨烯濃度為0.01？3wt%；c、POSS單體水溶液配制：將可溶于水的納米POSS單體溶于去等離子水溶液內(nèi)，超聲處理得到分布均勻的POSS水溶液，POSS單體的濃度為0.01？1%，納米POSS單體的尺寸為1？30nm；d、將上述步驟b與c溶液的混合液經(jīng)超聲分散得到碳納米管/氧化石墨烯/POSS單體的上漿劑溶液，上漿劑中固含量為0.1？1wt%，碳納米管：氧化石墨烯：POSS單體質(zhì)量比=0.1：1：1？1：1：1。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧少微，李倩，張春旭，曾憲君，高禹，聶鵬，
申請(專利權(quán))人：沈陽航空航天大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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