CN104558644A - 一种连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，按以下步骤进行：（1）制备表面活性连续纤维增强体；（2）连续纤维增强体的表面化学接枝；（3）碳纳米材料的分散；（4）连续纤维增强体和碳纳米材料的偶联；（5）混杂多尺度连续纤维增强体的应用。与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：本发明不采用高温或苛刻化学处理过程，所需设备简单，工艺操作方便，可应用于多种聚合物基复合材料体系和成型工艺。通过利用碳纳米材料选择性增强复合材料界面和树脂富集区域，使复合材料弯曲性能和层间剪切强度均提高30%，玻璃化转变温度（Tg）提高20℃。
Description
技术领域
本发明属于聚合物基复合材料生产领域，具体涉及一种连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法。
背景技术
连续纤维增强聚合物基复合材料的比强度和比模量高，可设计性强，抗疲劳性好，耐腐蚀，同时具有良好的电磁性能和吸波隐身功能以及适于大面积整体成型的优点，因而广泛应用于航空、航天和汽车工业。近年来，为了适应激烈的市场竞争和航空、航天等高技术领域用复合材料的要求，世界各国开始以性能/成本平衡为指导原则来发展高性能复合材料，包括使用新型材料、开发具有降低生产成本潜力的成型工艺等等，最终目标是用廉价的方法生产出满足使用性能要求的制品。复合材料界面是树脂基体和增强体之间的过渡区域，其结构和性能直接决定复合材料的力学性能和湿热性能，良好的界面结合能够实现载荷在树脂基体和增强体之间的有效传递，提高复合材料性能和延长使用寿命。
近年来，碳纳米材料（包括碳纳米管和石墨烯）的优异特性及其不断降低的价格使其被越来越多地关注，将其引入到传统纤维增强聚合物基复合材料之中，构建同时含有微米尺度和纳米尺度增强体的混杂多尺度复合材料是实现复合材料重量、寿命、成本和功能平衡的有效途径之一。碳纳米材料的特异之处在于通过sp 2杂化形成的C-C共价键赋予其优异的力学性能和电、热导率，利用碳纳米材料对复合材料界面和树脂富集区域进行选择性增强，可提高复合材料抗裂纹产生和扩展的能力。碳纳米材料/连续纤维混杂增强复合材料的制备主要有两种工艺路线：1、采用超声、三辊碾压等手段将碳纳米材料分散于树脂体系之中，制得纳米复合树脂基体，然后利用传统复合材料成型工艺制备混杂多尺度复合材料，这条路线不能避免碳纳米管的二次团聚以及树脂体系粘度大幅度增加的问题。2、采用化学气相沉积（CVD）或化学接枝等手段将碳纳米材料引入至连续纤维表面，制得纳米复合连续纤维增强体，然后利用传统复合材料成型工艺制备碳纳米材料混杂复合材料，在这条路线中，连续纤维需经过高温或苛刻化学处理，易导致催化剂溶解、纤维表面损伤和本体强度下降。如中国专利，CN200710144499，赫晓东等，《碳纳米管连接碳纤维多尺度增强体及其制备方法》，其主要特征包括：1、将碳纳米管放入硫酸和硝酸的混合溶液中，在95-105℃回流4h。2、经过滤、洗涤、烘干和研磨后，将预处理碳纳米管放入SOCl2处理。3、所得固相物经洗涤、过滤、烘干和研磨后放入N,N-二甲基甲酰胺与1,6-己二胺的混合溶液中反应48h，经洗涤、过滤、烘干后得到由1,6-己二胺修饰的碳纳米管。4、上述表面修饰碳纳米管与表面有酰氯官能团的碳纤维反应72h，用丙酮洗涤并过滤后即得到碳纳米管连接碳纤维多尺度增强体。
发明内容
本发明的目的在于提出一种应用于聚合物基复合材料的混杂多尺度连续纤维增强体的制备方法，通过以二异氰酸酯化合物为偶联剂，将碳纳米材料引入连续纤维表面，对连续纤维增强聚合物基复合材料界面和树脂富集区域进行选择性增强，提高复合材料的力学性能和耐湿热性能，增强复合材料抵抗裂纹产生和扩展的能力，实现载荷在树脂基体和增强材料之间的有效传递，延长复合材料的服役寿命。
一种连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，按以下步骤进行：
（1）制备表面活性连续纤维增强体：
表面活性连续纤维增强体为表面活性玻璃纤维增强体或表面活性碳纤维增强体；
表面活性玻璃纤维增强体的制备方法为：将玻璃纤维平纹布浸没于80℃的NH3:H2O2:H2O=1:1:5溶液中进行表面活化处理10min，经105℃烘干处理后得到表面活性玻璃纤维增强体；
表面活性碳纤维增强体的制备方法为：将碳纤维平纹布置于氧等离子体处理装置的空腔中进行等离子体处理，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性碳纤维增强体；
（2）连续纤维增强体的表面化学接枝
在真空度≤100Pa条件下，将二异氰酸酯化合物与表面活性连续纤维增强体在有机溶剂中回流2h，进行接枝反应，得到表面接枝异氰酸酯官能团的连续纤维增强体，然后将表面接枝异氰酸酯官能团的连续纤维增强体去除后清洗表面有机溶剂，再待表面干燥后备用；
（3）碳纳米材料的分散
将碳纳米材料加入有机溶剂中，在45kHz/100W的超声场中处理30分钟，获得超声处理碳纳米材料分散溶液，获得超声处理碳纳米材料分散溶液；
（4）连续纤维增强体和碳纳米材料的偶联
将表面接枝异氰酸酯官能团的连续纤维增强体加入超声处理碳纳米材料分散溶液中，用量按每1mmol二异氰酸酯化合物使用0.12~0.15g碳纳米材料，回流2h后取出纳米复合混杂多尺度纤维增强体，清洗表面的有机溶剂，待表面干燥后备用；
（5）混杂多尺度连续纤维增强体的应用
以纳米复合混杂多尺度纤维作为增强材料，采用常规复合材料成型工艺，如模压、拉挤、预浸带-热压罐、树脂传递模塑（RTM）、树脂膜熔渗（RFI）或缠绕，与环氧树脂或双马来酰亚胺树脂胶液复合，制备连续纤维增强混杂多尺度复合材料。
所述的双马来酰亚胺树脂胶液是将双马来酰亚胺树脂溶于丙酮中，搅拌均匀，制成重量浓度30%的双马来酰亚胺树脂胶液。
所述的步骤（2）和步骤（4）中的清洗表面有机溶剂是采用丙酮进行清洗，然后待表面的丙酮挥发后备用。
所述的碳纳米材料为表面羧基化、羟基化或氨基化多壁碳纳米管，或者为氧化石墨烯中的任一种。
所述的有机溶剂为乙酸乙酯、N,N’-二甲基甲酰胺或N,N’-二甲基乙酰胺中的任一种。
所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4’亚甲基双（异氰酸苯酯）、六亚甲基二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的任一种。
所述的连续纤维增强体为单向碳纤维、碳纤维平纹布、三维四向碳纤维织物或玻璃纤维平纹布中的任一种。
所述的复合材料成型工艺为常规的模压、拉挤、预浸带-热压罐、树脂传递模塑（RTM）、树脂膜熔渗（RFI）或缠绕中的任一种。
本发明利用高反应活性的二异氰酸酯作为偶联剂，将碳纳米材料接枝于连续纤维增强体表面，制成混杂多尺度连续纤维增强体，在与树脂基体复合后，通过二异氰酸酯生成的仲胺基团参与树脂基体的固化反应。这种碳纳米材料/连续纤维混杂增强的多尺度复合材料兼具碳纳米材料的优异性能和传统增强纤维整体成型的技术优势，碳纳米材料用量少，具有低成本、高性能的特点，可根据需求选择现有的树脂体系和成熟的复合材料成型工艺。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果：
（1）二异氰酸酯官能团具有高化学反应活性，其与活化连续纤维表面的羟基和羧基反应，生成表面具有活性异氰酸酯官能团的连续纤维增强体。
（2）表面羧基化、羟基化、氨基化多壁碳纳米管或氧化石墨烯利用其表面的羧基、羟基或氨基官能团与连续纤维表面的异氰酸酯官能团反应，形成混杂多尺度连续纤维增强体。
（3）二异氰酸酯官能团在接枝和偶联过程中形成仲胺结构，能够参与树脂基体的固化反应，有效提高复合材料界面的传递载荷、抵抗裂纹产生和扩展的能力。
（4）本发明不采用高温或苛刻化学处理过程，所需设备简单，工艺操作方便，可应用于多种聚合物基复合材料体系和成型工艺。通过利用碳纳米材料选择性增强复合材料界面和树脂富集区域，使复合材料弯曲性能和层间剪切强度均提高30%，玻璃化转变温度（Tg）提高20℃。
附图说明
图1为甲苯二异氰酸酯接枝碳纳米管/玻璃纤维混杂多尺度增强体的表面形貌。
具体实施方式
本发明实施例中采用的环氧树脂、双马来酰亚胺树脂为市购产品。
本发明实施例中采用的表面羧基化、羟基化或氨基化多壁碳纳米管的比表面积>500m2/g，氧化石墨烯的比表面积>550m2/g，均为市购产品。
本发明实施例中采用的乙酸乙酯、N,N’-二甲基甲酰胺、N,N’-二甲基乙酰胺或丙酮为市购分析纯试剂。
本发明实施例中采用的甲苯二异氰酸酯、4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）、六亚甲基二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯为市购产品。
本发明实施例中采用连续纤维增强体为单向碳纤维（T700，3K，线密度0.146g/m）或由其纺织成的平纹布（面密度200g/m2）、三维四向立体织物（编织纱为T700，12K，线密度0.8g/m）或玻璃纤维平纹布（面密度480g/m2）。
本发明实施例中采用的超声场的工作频率为45kHz，工作时功率为100W。
实施例1
本实施例中碳纳米材料选用表面羧基化多壁碳纳米管，偶联剂选择甲苯二异氰酸酯，连续纤维选择碳纤维平纹布，树脂基体选择环氧树脂，有机溶剂采用二甲基乙酰胺，复合材料成型选用树脂传递模塑工艺；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将碳纤维平纹布置于等离子体处理装置的空腔中，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性碳纤维增强体。
（2）将表面活性碳纤维增强体加入二甲基乙酰胺中，升温至85℃后抽真空5min，加入一定量甲苯二异氰酸酯，真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得甲苯二异氰酸酯接枝碳纤维增强体；
（3）将表面羧基化多壁碳纳米管加入二甲基乙酰胺中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将甲苯二异氰酸酯接枝碳纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经170℃加热烘干2h后得到碳纳米管接枝碳纤维平纹布；
（5）以碳纳米管混杂碳纤维平纹布作为增强材料，以环氧树脂作为树脂基体，将碳纳米管混杂碳纤维平纹布经剪裁后放入模具中，铺放的层数由复合材料板厚度决定，控制工艺参数为0.4MPa和45℃，充模后，按照80oC/1h，110oC/1h，140oC/1h，170oC/1h，200oC/1h的程序升温固化，制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例2
本实施例中选用表面羟基化多壁碳纳米管，偶联剂选择4,4’亚甲基双（异氰酸苯酯），连续纤维选择玻璃纤维平纹布，树脂基体选择环氧树脂，有机溶剂采用二甲基甲酰胺，复合材料成型选用树脂传递模塑工艺；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将玻璃纤维平纹布置于80℃的NH3:H2O2:H2O=1:1:5溶液中进行表面活化处理10min，经105℃烘干处理后得到表面活性玻璃纤维增强体。
（2）将表面活性玻璃纤维增强体加入二甲基甲酰胺中，升温至85℃后抽真空5min，加入一定量4,4’亚甲基双（异氰酸苯酯），真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）接枝玻璃纤维增强体；
（3）将表面羟基化多壁碳纳米管加入二甲基甲酰胺中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）接枝玻璃纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经170℃加热烘干2h后得到碳纳米管接枝玻璃纤维平纹布；
（5）以碳纳米管接枝玻璃纤维平纹布作为增强材料，以环氧树脂作为树脂基体，将碳纳米管接枝玻璃纤维平纹布经剪裁后放入模具中，铺放的层数由复合材料板厚度决定，控制工艺参数为0.4MPa和45℃，充模后，按照80oC/1h，110oC/1h，140oC/1h，170oC/1h，200oC/1h的程序升温固化，制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例3
本实施例中树脂选用表面氨基化多壁碳纳米管，偶联剂选择六亚甲基二异氰酸酯，连续纤维选择单向碳纤维，树脂基体选择环氧树脂，有机溶剂采用乙酸乙酯，复合材料成型选用拉挤工艺；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将单向碳纤维置于等离子体处理装置的空腔中，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性单向碳纤维增强体。
（2）将表面活性单向碳纤维增强体加入乙酸乙酯中，升温至55℃后抽真空5min，加入一定量六亚甲基二异氰酸酯，真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得六亚甲基二异氰酸酯接枝碳纤维增强体；
（3）将表面氨基化多壁碳纳米管加入乙酸乙酯中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将六亚甲基二异氰酸酯接枝碳纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经85℃加热烘干2h后得到单向碳纳米管接枝碳纤维增强体；
（5）以碳纳米管接枝单向碳纤维增强体作为增强材料，在20cm/min的牵引速度下进入装有环氧树脂的浸胶槽，然后通过成型口模排出多余树脂和气泡后按照110oC/1h，140oC/1h，170oC/1h，200oC/1h的程序升温固化，在切割成一定长度后制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例4
本实施例中树脂选用表面羧基化多壁碳纳米管，偶联剂选择对苯二异氰酸酯，连续纤维选择碳纤维平纹布，树脂基体选择环氧树脂，有机溶剂采用二甲基乙酰胺，复合材料成型选用树脂膜熔渗（RFI）工艺成型；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将碳纤维平纹布置于等离子体处理装置的空腔中，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性碳纤维增强体。
（2）将表面活性碳纤维增强体加入二甲基乙酰胺中，升温至85℃后抽真空5min，加入一定量对苯二异氰酸酯，真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得对苯二异氰酸酯接枝碳纤维增强体；
（3）将表面羧基化多壁碳纳米管加入二甲基乙酰胺中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将对苯二异氰酸酯接枝碳纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经170℃加热烘干2h后得到碳纳米管接枝碳纤维增强体；
（5）以碳纳米管接枝碳纤维平纹布作为增强材料，先将环氧树脂放入模具内，然后在其上面放置碳纳米管接枝碳纤维平纹布后用真空袋封闭，经加热和抽真空后，环氧树脂浸透纳米复合纤维预制体，按140oC/1h，170oC/1h，200oC/1h的程序升温固化，制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例5
本实施例中选用表面羧基化多壁碳纳米管，偶联剂选择4,4’亚甲基双（异氰酸苯酯），连续纤维选择玻璃纤维平纹布，树脂基体选择双马来酰亚胺树脂，有机溶剂采用二甲基甲酰胺，复合材料成型选用模压工艺；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将玻璃纤维平纹布置于80℃的NH3:H2O2:H2O=1:1:5溶液中进行表面活化处理10min，经105℃烘干处理后得到表面活性玻璃纤维增强体。
（2）将表面活性玻璃纤维增强体加入二甲基甲酰胺中，升温至85℃后抽真空5min，加入一定量4,4’亚甲基双（异氰酸苯酯），真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）接枝玻璃纤维增强体；
（3）将表面羟基化多壁碳纳米管加入二甲基甲酰胺中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）接枝玻璃纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经170℃加热烘干2h后得到碳纳米管接枝玻璃纤维平纹布；
（5）将双马来酰亚胺树脂溶于丙酮中，磁力搅拌均匀，制成质量浓度30%的双马来酰亚胺树脂胶液；
（6）以碳纳米管接枝玻璃纤维平纹布作为增强材料，浸入双马来酰亚胺树脂胶液中10min后取出，在70℃下烘干1h制得碳纳米管接枝玻璃纤维双马来酰亚胺树脂预浸带，然后按实施例1相同方式铺放于模具中，将模具放置在热压机上，在110℃保持温度20min后施加50MPa的压力1h，再按照120oC/2h，220oC/4h的程序升温固化，制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例6
本实施例树脂选为双马来酰亚胺，碳纳米材料选择表面氨基化碳纳米管，偶联剂选择对苯二异氰酸酯，连续纤维选为三维四向碳纤维立体织物，有机溶剂采用二甲基甲酰胺，复合材料成型选用预浸带-热压罐工艺。
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将三维四向碳纤维立体织物置于等离子体处理装置的空腔中，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性碳纤维增强体。
（2）将表面活性碳纤维增强体加入二甲基甲酰胺中，升温至85℃后抽真空5min，加入一定量对苯二异氰酸酯，真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得对苯二异氰酸酯接枝碳纤维增强体；
（3）将一定量表面氨基化碳纳米管加入二甲基甲酰胺中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将对苯二异氰酸酯接枝碳纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经170℃加热烘干2h后得到碳纳米管接枝三维四向碳纤维立体织物；
（5）将双马来酰亚胺树脂溶于丙酮中，磁力搅拌均匀，制成质量浓度30%的双马来酰亚胺树脂胶液；
（6）以碳纳米管接枝三维四向碳纤维立体织物作为增强材料，浸入双马来酰亚胺树脂胶液中10min后取出，在70℃下烘干1h制得碳纳米管接枝碳纤维/双马来酰亚胺树脂预浸带，然后将其放入真空密封袋后置于模具中，抽真空至0.08MPa移入热压罐，在0.5MPa下按照120oC/2h，220oC/4h的程序升温固化，制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例7
本实施例树脂选为双马来酰亚胺，碳纳米材料选择氧化石墨烯，偶联剂选择对4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯），连续纤维选为单向碳纤维，有机溶剂采用二甲基乙酰胺，复合材料成型选用缠绕工艺；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将单向碳纤维置于等离子体处理装置的空腔中，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性碳纤维增强体。
（2）将表面活性碳纤维增强体加入二甲基乙酰胺中，升温至85℃后抽真空5min，加入一定量4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯），真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）接枝碳纤维增强体；
（3）将一定量氧化石墨烯加入二甲基乙酰胺中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将4,4’-亚甲基双（异氰酸苯酯）接枝碳纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经170℃加热烘干2h后得到氧化石墨烯接枝单向碳纤维增强体；
（5）将双马来酰亚胺树脂溶于丙酮中，磁力搅拌均匀，制成质量浓度30%的双马来酰亚胺树脂胶液；
（6）以氧化石墨烯接枝单向碳纤维增强体作为增强材料，在5-80N的牵伸张力下通过双马来酰亚胺树脂胶液，使用刮胶辊去除多余的胶液，以1-15m/min的速度在圆柱形芯模表面纵向缠绕至一定厚度后，按照120oC/2h，220oC/4h的程序升温固化，制得碳纳米管/连续纤维混杂增强复合材料。
实施例8
本实施例树脂选为双马来酰亚胺，碳纳米材料选择氧化石墨烯，偶联剂选择六亚甲基二异氰酸酯，连续纤维选为玻璃纤维平纹布，有机溶剂采用乙酸乙酯，复合材料成型选用预浸带-热压罐工艺；
本发明的方法按以下步骤进行：
（1）将玻璃纤维平纹布置于80℃的NH3:H2O2:H2O=1:1:5溶液中进行表面活化处理10min，经105℃烘干后得到表面活性玻璃纤维增强体。
（2）将表面活性玻璃纤维增强体加入乙酸乙酯中，升温至55℃后抽真空5min，加入一定量六亚甲基二异氰酸酯，真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后制得六亚甲基二异氰酸酯接枝玻璃纤维增强体；
（3）将氧化石墨烯加入乙酸乙酯中，在100W和45kHz的超声场中处理30分钟，获得超声处理溶液；
（4）将六亚甲基二异氰酸酯接枝玻璃纤维增强体放入超声处理溶液中，在45kHz超声场中处理10分钟，然后在真空条件下反应2h，用丙酮清洗2次后经85℃加热烘干2h后得到氧化石墨烯接枝玻璃纤维增强体；
（5）将双马来酰亚胺树脂溶于丙酮中，磁力搅拌均匀，制成质量浓度30%的双马来酰亚胺树脂胶液；
（6）以氧化石墨烯接枝玻璃纤维平纹布作为增强材料，浸入双马来酰亚胺树脂胶液中10min后取出，在70℃下烘干1h制得氧化石墨烯接枝玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂预浸带，然后将其铺放于放入真空密封袋后置于模具中，抽真空至0.08MPa移入热压罐，在0.5MPa下按照120oC/2h，220oC/4h的程序升温固化，制得氧化石墨烯/连续纤维混杂增强复合材料。
Claims (8)
1.一种连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 按以下步骤进行：
（1）制备表面活性连续纤维增强体：
表面活性连续纤维增强体为表面活性玻璃纤维增强体或表面活性碳纤维增强体；
表面活性玻璃纤维增强体的制备方法为：将玻璃纤维平纹布浸没于80℃的NH3:H2O2:H2O=1:1:5溶液中进行表面活化处理10min，经105℃烘干处理后得到表面活性玻璃纤维增强体；
表面活性碳纤维增强体的制备方法为：将碳纤维平纹布置于氧等离子体处理装置的空腔中进行等离子体处理，氧气流量为6sccm，保持真空度为15Pa，处理功率为300W，处理时间为3min，得到表面活性碳纤维增强体；
（2）连续纤维增强体的表面化学接枝
在真空度≤100Pa条件下，将二异氰酸酯化合物与表面活性连续纤维增强体在有机溶剂中回流2h，进行接枝反应，得到表面接枝异氰酸酯官能团的连续纤维增强体，然后将表面接枝异氰酸酯官能团的连续纤维增强体去除后清洗表面有机溶剂，再待表面干燥后备用；
（3）碳纳米材料的分散
将碳纳米材料加入有机溶剂中，在45kHz/100W的超声场中处理30分钟，获得超声处理碳纳米材料分散溶液，获得超声处理碳纳米材料分散溶液；
（4）连续纤维增强体和碳纳米材料的偶联
将表面接枝异氰酸酯官能团的连续纤维增强体加入超声处理碳纳米材料分散溶液中，用量按每1mmol二异氰酸酯化合物使用0.12~0.15g碳纳米材料，回流2h后取出纳米复合混杂多尺度纤维增强体，清洗表面的有机溶剂，待表面干燥后备用；
（5）混杂多尺度连续纤维增强体的应用
以纳米复合混杂多尺度纤维作为增强材料，采用常规复合材料成型工艺，如模压、拉挤、预浸带-热压罐、树脂传递模塑、树脂膜熔渗或缠绕，与环氧树脂或双马来酰亚胺树脂胶液复合，制备连续纤维增强混杂多尺度复合材料。
2.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的双马来酰亚胺树脂胶液是将双马来酰亚胺树脂溶于丙酮中，搅拌均匀，制成质量浓度30%的双马来酰亚胺树脂胶液。
3.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的步骤（2）和步骤（4）中的清洗表面有机溶剂是采用丙酮进行清洗，然后待表面的丙酮挥发后备用。
4.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的碳纳米材料为表面羧基化、羟基化或氨基化多壁碳纳米管，或者为氧化石墨烯中的任一种。
5.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的有机溶剂为乙酸乙酯、N,N’-二甲基甲酰胺或N,N’-二甲基乙酰胺中的任一种。
6.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯、4,4’亚甲基双（异氰酸苯酯）、六亚甲基二异氰酸酯或对苯二异氰酸酯中的任一种。
7.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的连续纤维增强体为单向碳纤维、碳纤维平纹布、三维四向碳纤维织物或玻璃纤维平纹布中的任一种。
8.采用权利要求1所述的连续纤维增强混杂多尺度复合材料的制备方法，其特征在于: 所述的复合材料成型工艺为常规的模压、拉挤、预浸带-热压罐、树脂传递模塑、树脂膜熔渗或缠绕中的任一种。
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