CN104480720A - 一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法，包括下列步骤：制备填料混合粉末；填料混合液的制备；丁腈橡胶生胶混合液的制备；丁腈橡胶混合胶浆制备：先取溶解得到的丁腈橡胶生胶混合液在搅拌下，再倒入填料混合液；再依次加入增塑剂DOA和DOS，得到黄色粘稠的丁腈橡胶混合胶浆；橡胶涂层碳纤维织物制备。本发明通过对平面编织碳纤维的处理与橡胶胶浆的制备、涂覆，实现平面编织碳纤维的界面改性，进而可以用于制造平面编织碳纤维增强复合材料。

Description

一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，涉及到一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法。
背景技术
平面织物作为一种纺织品已经有相当长的历史了，编织复合材料不仅具有比强度高、比刚度大和重量轻等优越的性能，而且该材料的应用范围非常广泛，几乎涉及到各行各业。自从20世纪末发展以来，已广泛应用于航空航天、交通、建筑、体育、医疗等领域。
虽然不少学者对纤维织物复合材料做了研究工作，但是其动态性能的研究主要集中在冲击、疲劳和损伤容限几个方面，而在振动和阻尼方面的研究较少，而在航天航空及其他工程领域，编织复合材料的振动阻尼特性显得尤为关键。对于改善复合材料的阻尼研究，研究者大多针对基体进行改性，或者将复合材料与热塑性材料复合制备具有夹层结构的材料。但是这些方法都会在提高阻尼的基础上，不同程度地牺牲材料的力学性能，影响复合材料的可靠性。
作为复合材料中的重要的一个组成部分，界面不仅占据着复合材料内部相当大的面积，而且是连接纤维与基体的重要环节，其在复合材料中的作用不可忽视。在对碳纤维表面改性的方法中，表面有机涂层改性的方法由于效果显著，因而常常被采用。纤维表面有机涂层改性是将某种聚合物通过物理化学的方法涂覆于碳纤维的表面，从而改变复合材料界面的结构和性能。这种方法不仅能改善界面结合，同时还可消除界面层的内应力，改善材料的各方面性能。如将阻尼特性较好的橡胶材料与碳纤维结合起来，则有望克服以上几种方法的缺点，获得力学性能和阻尼特性优异的高性能复合材料，具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法。本发明通过对平面编织碳纤维的处理与橡胶胶浆的制备、涂覆，实现平面编织碳纤维的界面改性，进而可以用于制造平面编织碳纤维增强复合材料。本发明的技术方案如下：
一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法，包括下列步骤：
(1)按照下述的质量配比，制备填料混合粉末：硫化活性剂氧化锌0.4～0.6份，硬脂酸0.08～0.12份，防老剂RD和4010NA各0.16～0.24份；硫化剂DCP 0.04～0.06份；硫磺0.12～0.18份；促进剂CZ0.12～0.18份，TMTD 0.04～0.06份；
(2)填料混合液的制备：按照0.96～1.44g：48～72mL的质量体积比，将步骤(1)制得的填料混合粉末与体积比为2：3的乙酸乙酯与环己酮混合溶剂混合，得到填料混合液；
(3)丁腈橡胶生胶混合液的制备：按照8～12g：72～108mL的质量体积比，将粉末丁腈橡胶生胶完全溶解到体积比为2：3的乙酸乙酯与环己酮混合溶剂里，制备丁腈橡胶生胶混合液；
(4)丁腈橡胶混合胶浆制备：按照80～120：48～72的体积比，先取步骤(3)溶解得到的丁腈橡胶生胶混合液在搅拌下，再倒入步骤(2)制备的填料混合液；
(5)按照128～192mL：1.28～1.92g：1.28～1.92g的体积质量配比，在步骤(4)中制得的混合液里再依次加入增塑剂DOA和DOS，得到黄色粘稠的丁腈橡胶混合胶浆；
(6)橡胶涂层碳纤维织物制备。
其中的第(6)步可以为：将平面编织碳纤维浸入丁腈橡胶混合胶浆后再取出，挤出多余混合胶浆，并在室温条件下晾干，放入150℃烘箱中硫化30min，得到橡胶涂层碳纤维织物。
本发明的技术方案可概括为：将纤维织物浸入丁腈橡胶混合胶浆，通过控制混合胶浆的浓度和浸入时间来调节橡胶涂层的厚度，然后硫化得到硫化橡胶涂覆的纤维织物。此法优点是：设备简单，操作简便，生产效率高，物料损失少，是一种优良的平面编织碳纤维的表面涂覆改性方法。
附图说明
图1为涂覆橡胶前的平面编织碳纤维。
图2为涂覆橡胶后的平面编织碳纤维。
图3为涂覆橡胶前后碳纤维的红外对比图。
图4为涂覆橡胶前的平面编织碳纤维扫描图。
图5为涂覆橡胶后的平面编织碳纤维扫描图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行说明。
(1)填料混合液制备：先将1.42g的填料(包括：硫化活性剂氧化锌0.5g，硬脂酸0.1g；防老剂RD(聚三甲基二氢喹啉)和4010NA(N-异丙基-N`-苯基对苯二胺)各0.2g；硫化剂DCP(过氧化二异丙苯)0.05g，硫磺0.16g；促进剂CZ(N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺)0.16g，TMTD(二硫化四甲基秋兰姆)0.05g)混合，经过粉碎，碾磨，过筛达到100目左右，得到填料混合粉末。随后将其浸入60mL乙酸乙酯与环己酮的混合溶剂(二者体积比为2:3)中，超声分散30min,得到填料混合液。
(2)丁腈橡胶生胶混合液制备：称量10g的粉末丁腈橡胶生胶，置于250mL烧杯中，量取30mL乙酸乙酯与环己酮的混合溶剂(二者体积比为2:3)倒入烧杯中，浸没丁腈橡胶生胶，密封静置4h后，生胶发生溶胀，随后一边搅拌一边加入60mL乙酸乙酯与环己酮的混合溶剂(二者体积比为2:3)，待橡胶完全溶解后，停止搅拌，密封，备用。
(3)丁腈橡胶混合胶浆制备：取步骤(2)溶解的橡胶胶液100mL，在搅拌下，依次倒入步骤(1)制备的填料混合液、增塑剂DOA(己二酸二辛酯)和DOS(癸二酸二辛酯)各1.6g，搅拌20min之后，得到黄色粘稠丁腈橡胶混合胶浆。
(4)平面编织纤维前处理：将纤维织物用5wt％(NH4)2HPO4溶液煮沸1h，然后去离子水冲洗三次，并在120℃烘箱中干燥3h，其涂覆橡胶前的平面编织碳纤维如图1所示，其涂覆橡胶前的平面编织碳纤维扫描图如图4所示。
(5)橡胶涂层碳纤维织物制备：将经过步骤(4)处理的平面编织碳纤维浸入丁腈橡胶混合胶浆中3min，取出，挤出多余混合胶浆，并在室温条件下晾干，放入150℃烘箱中硫化30min，得到橡胶涂层碳纤维织物，其涂覆橡胶后的平面编织碳纤维如图2所示，其涂覆橡胶前后平面编织碳纤维的红外对比图如图3所示，其涂覆橡胶后的平面编织碳纤维扫描图如图5所示。

Claims (2)

1.一种平面编织碳纤维的表面橡胶涂覆改性的方法，包括下列步骤：
(1)按照下述的质量配比，制备填料混合粉末：硫化活性剂氧化锌0.4～0.6份，硬脂酸0.08～0.12份，防老剂RD和4010NA各0.16～0.24份；硫化剂DCP 0.04～0.06份；硫磺0.12～0.18份；促进剂CZ0.12～0.18份，TMTD 0.04～0.06份；
(2)填料混合液的制备：按照0.96～1.44g：48～72mL的质量体积比，将步骤(1)制得的填料混合粉末与体积比为2：3的乙酸乙酯与环己酮混合溶剂混合，得到填料混合液；
(3)丁腈橡胶生胶混合液的制备：按照8～12g：72～108mL的质量体积比，将粉末丁腈橡胶生胶完全溶解到体积比为2：3的乙酸乙酯与环己酮混合溶剂里，制备丁腈橡胶生胶混合液；
(4)丁腈橡胶混合胶浆制备：按照80～120：48～72的体积比，先取步骤(3)溶解得到的丁腈橡胶生胶混合液在搅拌下，再倒入步骤(2)制备的填料混合液；
(5)按照128～192mL：1.28～1.92g：1.28～1.92g的体积质量配比，在步骤(4)中制得的混合液里再依次加入增塑剂DOA和DOS，得到黄色粘稠的丁腈橡胶混合胶浆；
(6)橡胶涂层碳纤维织物制备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第(6)步为：将平面编织碳纤维浸入丁腈橡胶混合胶浆后再取出，挤出多余混合胶浆，并在室温条件下晾干，放入150℃烘箱中硫化30min，得到橡胶涂层碳纤维织物。
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