一种玻璃纤维增强塑料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种使用基于碳纳米管增强的环氧树脂偶联剂制造玻璃纤维增强塑料的方法。将用量为环氧树脂质量0.1

【技术实现步骤摘要】
一种玻璃纤维增强塑料的制备方法


[0001]本专利技术涉及一种使用基于碳纳米管增强的环氧树脂偶联剂制造玻璃纤维增强塑料的方法。

技术介绍

[0002]已有一种层压塑料的制备方法，内容包括将碳纳米管与热固性偶联剂一起分散，将改性偶联剂涂覆到由增强材料制成的半透性基材上，然后将其压制聚合。为了将偶联剂中碳纳米管的浓度提高到33％wt.，往混合物中加入溶剂。为了降低改性偶联剂的粘度并提高分布的均匀性，碳纳米管用胺基共价改性(专利US 2011014460,IPC B05D 3/12,B32B 27/18,B32B 33/00；1)。
[0003]与本方法的共同本质特征是将碳纳米管与偶联剂一起分散并进行聚合。
[0004]未实现所需技术结果的原因是该复合物含有过高浓度的碳纳米管，导致成本过高，并且这种材料不具有疏水性。
[0005]已有一种制造层压塑料的方法(专利RU 2586149,IPC B32B 27/18(2006.01),B82B 3/00(2006.01)，公布日期2016.06.10，公告号：16)。根据这种方法，通过将碳纳米管和偶联剂共分散在溶剂中制得碳纳米管改性偶联剂，将碳纳米管改性偶联剂涂覆到填料层的表面，将填料层堆叠起来，最后在压力下固化。碳纳米管用至少一种聚合物调节剂的溶液进行预处理，这样在暴露于超声波时碳纳米管能够被偶联剂润湿。本专利技术提供了一种对无线电范围内的电磁波具有高度屏蔽作用并具有可控的导电性的层压塑料的制备方法。
[0006]与本方法的共同本质特征是碳纳米管与偶联剂一起分散、涂覆于填料并进行聚合。
[0007]未实现所需技术结果的原因是使用该方法制得的层压板只适用于屏蔽无线电范围内的电磁波，而且力学性能差。
[0008]已有一种用于通过真空灌注法制造高分子复合材料零件和产品的环氧复合物的制备方法，见专利RU 2488612；IPC(2006.01)C08L 63/00，C08L 63/02，C08K 5/3445，B82B 1/00；公布日期：2013.07.27，公告号：21。根据这种方法，环氧复合物在临使用前通过以一定比例混合环氧基和偶联体系来制备。制备环氧基在一个干净干燥的反应器中进行，该反应器有恒温器和排水阀，配备有镰刀式搅拌器，装入聚环氧丙烷双酚A树脂和粘度不超过0.1帕的活性稀释剂(树脂品牌E
‑
181)。打开搅拌器，在(50
±
5)℃下以(300
±
50)rpm的速度搅拌至少30分钟。关闭搅拌器，将制备好的树脂成分通过排水阀排入干燥、干净的白色马口铁桶中。制备偶联体系在另一个装有恒温器和排水阀的清洁、干燥的反应器中进行，反应器配备有镰刀式搅拌器，装入带有催化剂的芳香胺固化剂、咪唑杂环化合物(2
‑
甲基咪唑)、表面活性剂(Neonol AF 9
‑
6)和纳米改性剂(多层碳纳米管TAUNIT
‑
M)。打开搅拌器，以(300
±
50)rpm的速度在(60
±
5)℃下搅拌至少60分钟。关闭搅拌器，将制备好的偶联体系通过排水阀排到一个干燥、干净的玻璃盘中。将所得体系在“蓝宝石”槽中至少进行60分钟超声分散。将制备好偶联体系倒入一个干燥、干净的马口铁桶中。复合物在临使用前通过以所需比例
混合环氧基和偶联体系来制备。
[0009]与本方法的共同本质特征是将碳纳米管分散在偶联体系中，并将环氧基和偶联体系按一定比例混合。
[0010]未实现所需技术结果的原因是该方法不能提供高力学性能的环氧树脂复合物。
[0011]已有一种磁定向碳纳米管增强玻璃纤维环氧复合材料的制备方法与流程(专利CN109385906，IPCD06N3/00，D06N3/12，公布日期2019.02.26)。根据这种方法，碳纳米管按以下顺序进行功能化：将碳纳米管分散在无机溶剂中，采用硅烷偶联剂改性制备硅烷化碳纳米管，再加入四氧化三铁纳米磁球，并经水解缩合、过滤、水洗、喷雾干燥得到四氧化三铁接枝碳纳米管纳米粉末；然后，将纳米粉末、分散剂与环氧树脂共混，经搅拌、三辊研磨后添加固化剂，混合均匀后涂覆于玻璃纤维织物表面，最后，抽真空并保持真空状态，施加外磁场至树脂完全固化即得。借助作用于磁性纳米球和碳纳米管的磁场，使碳纳米管在玻璃纤维增强复合材料中有效定向，实现了复合材料力学性能的稳定提升。
[0012]与本方法的共同本质特征是：将功能化碳纳米管与环氧树脂混合，添加固化剂，涂覆于玻璃纤维织物表面，灌注压制。
[0013]未实现所需技术结果的原因是磁定向碳纳米管增强玻璃纤维环氧复合材料中含有四氧化三铁纳米磁球，这影响了复合材料的力学性能，并使其用途受到局限。
[0014]本专利技术的原型选择了专利《一种通过在玻璃纤维层上涂覆基于添加粘合剂总质量0.3至5％wt碳纳米管的高温环氧树脂的复合粘合剂来制备玻璃纤维增强塑料的方法》(专利US2012111497(A1)，IPCB32B37/12，C08K 3/04，C09J163/00；公布日期2012.10.05)。该方法使用三辊研磨机将碳纳米管与环氧树脂混合，向其中添加固化剂，直至获得均匀的复合物。将所得均匀复合物涂覆在两层玻璃纤维之间并在170℃的温度下进行微波加热8分钟。与传统复合材料(4.6％)相比，含1％wt碳纳米管的粘合剂的强度极限得到了最大增长。
[0015]与本方法的共同本质特征是将碳纳米管与环氧树脂用三辊研磨机上混合，并涂覆于玻璃纤维布。
[0016]未实现所需技术结果的原因是在环氧树脂中加入碳纳米管后强度提升有限。

技术实现思路

[0017]本专利技术的任务是开发一种制备玻璃纤维增强塑料的方法，该方法在引入碳纳米管之后通过引入额外的操作和改变参数来确保玻璃纤维增强塑料强度的增加。为了解决这个问题，我们使用了我们发现的效果，这种效果只有在将氧化的碳纳米管引入环氧树脂中并将未氧化的疏水性碳纳米管引入固化剂时才会显现出来。在初步实验中发现，以不同方法将氧化碳纳米管以固体树脂的0.5％wt.引入复合物中，抗拉强度极限增加的数值分别如下：
[0018]a)如果将氧化碳纳米管引入固化剂中，然后将环氧树脂与固化剂混合，则抗拉强度极限增加7.4％，
[0019]b)如果在环氧树脂中引入等量的氧化碳纳米管，然后将环氧树脂与固化剂混合，则抗拉强度极限增加50.0％。
[0020]以不同方法将非氧化的疏水性碳纳米管引入复合物中也得到了不同的抗拉强度增加数值。例如，引入0.5％wt.未氧化的疏水性碳纳米管，抗拉强度极限增加的数值分别如
下：
[0021]a)如果将未氧化的疏水性碳纳米管引入固化剂中，然后将环氧树脂与固化剂混合，则抗拉强度极限增加42.6％，
[0022]b)如果在环氧树脂中引入等量的未氧化的疏水性碳纳米管，再将环氧树脂与固化剂混合，则抗拉强度极限仅提高7.4％。
[0023]这一任务的解决方法是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种玻璃纤维增强塑料的制备方法，包括将环氧树脂与碳纳米管用三辊研磨机混合，然后将混合物涂覆到玻璃纤维布上，其特征在于，将氧化碳纳米管与环氧树脂混合，氧化碳纳米管的含量为环氧树脂质量的0.1
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2.5％，另外将未氧化的疏水碳纳米管分散在固化剂中，含量为固化剂重量的0.3
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1....

【专利技术属性】
技术研发人员：王东星，丁昂，王波，李天君，赛门索夫，
申请(专利权)人：宁波中乌新材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：