CN106750544A - 纤维增强复合材料及其制备方法 - Google Patents

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堤秀介
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Abstract

本申请公开了一种纤维增强复合材料，包括有机基体、以及复合于所述有机基体内的钛酸钾晶须，该钛酸钾晶须和有机基体之间形成有界面层，该界面层为二氧化硅层。本申请还公开了一种纤维增强复合材料的制备方法，包括：(1)、制备钛酸钾晶须；(2)、通过液相沉积法在钛酸钾晶须表面包覆二氧化硅层；(3)、将表面改性后的钛酸钾晶须和有机基体混合，放入410～420℃的热压模具模腔中熔融，然后15～18Mpa压力下成型，冷却脱模，得到成品。本发明通过二氧化硅对钛酸钾晶须进行包覆，可以提高钛酸钾晶须在基体内的分散性和相容性。

Description

纤维增强复合材料及其制备方法
技术领域
本申请属于材料制备技术领域，特别是涉及一种纤维增强复合材料及其制备方法。
背景技术
用钛酸钾晶须(TISMO)制造的复合工程塑料称为POTICON。POTICON使用TISMO(平均纤维直径0.3～0.7μm，平均纤维长10～20μm)作为增强材料配合而成，故用该材料制造的成型件、其薄壁部分和狭长部分的强度增加也变得可能。由于在塑料中的纤维分散状态呈微细并及其均匀，故能应用于超精密成形，超薄壁成形。
钛酸钾晶须的表面是亲水疏水的，直接复合到有机基体中，与有机基体间的润湿性较差，不能与有机基体之间形成粘结。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纤维增强复合材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本申请实施例公开一种纤维增强复合材料，包括有机基体、以及复合于所述有机基体内的钛酸钾晶须，该钛酸钾晶须和有机基体之间形成有界面层，该界面层为二氧化硅层。
优选的，在上述的纤维增强复合材料中，所述有机基体为塑料或橡胶。
相应的，本申请还公开了一种纤维增强复合材料的制备方法，包括：
(1)、制备钛酸钾晶须；
(2)、通过液相沉积法在钛酸钾晶须表面包覆二氧化硅层；
(3)、将表面改性后的钛酸钾晶须和有机基体混合，放入410～420℃的热压模具模腔中熔融，然后15～18Mpa压力下成型，冷却脱模，得到成品。
优选的，在上述的纤维增强复合材料的制备方法中，所述步骤(1)包括：以锐钛矿型二氧化钛作为前驱物，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加入氢氧化钾作为矿化剂，加入去离子水使得反应容器的填充度控制在其溶剂的60～80％％，氢氧化钾浓度为10～15mol/L，水热反应温度为160～200℃，反应时间18～24小时，水热反应完成后采用去离子水对产物进行清洗至中性。
优选的，在上述的纤维增强复合材料的制备方法中，所述步骤(2)包括：将钛酸钾晶须加入到去离子水中，超声分散20～30分钟；加入2～4％wt的硅酸钠溶液，然后在60～80℃条件下保温3～5小时；通过去离子水对产物进行洗涤至中性，在80～100℃干燥得到二氧化硅包覆的钛酸钾晶须。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过二氧化硅对钛酸钾晶须进行包覆，可以提高钛酸钾晶须在基体内的分散性和相容性。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
钛酸钾晶须制备：
以锐钛矿型二氧化钛作为前驱物，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加入氢氧化钾作为矿化剂，加入去离子水使得反应容器的填充度控制在其溶剂的65％，氢氧化钾浓度为10mol/L，水热反应温度为160℃，反应时间24小时，水热反应完成后采用去离子水对产物进行清洗至中性，生成纤维表面光滑，直径约为20nm，长度为2μm左右的纤维。
钛酸钾晶须表面改性：
通过液相沉积法在钛酸钾晶须表面包覆二氧化硅层。将钛酸钾晶须加入到去离子水中，超声分散20～30分钟；加入2～4％wt的硅酸钠溶液，然后在60～80℃条件下保温3～5小时；通过去离子水对产物进行洗涤至中性，在80～100℃干燥得到二氧化硅包覆的钛酸钾晶须。
通过二氧化硅的包覆可以提高钛酸钾晶须在基体内的分散性和相容性。
增强复合材料的制备：
将表面改性后的钛酸钾晶须和有机基体混合，放入410～420℃的热压模具模腔中熔融，然后15～18Mpa压力下成型，冷却脱模，得到成品。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (5)

1.一种纤维增强复合材料，其特征在于，包括有机基体、以及复合于所述有机基体内的钛酸钾晶须，该钛酸钾晶须和有机基体之间形成有界面层，该界面层为二氧化硅层。
2.根据权利要求1所述的纤维增强复合材料，其特征在于：所述有机基体为塑料或橡胶。
3.一种纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)、制备钛酸钾晶须；
(2)、通过液相沉积法在钛酸钾晶须表面包覆二氧化硅层；
(3)、将表面改性后的钛酸钾晶须和有机基体混合，放入410～420℃的热压模具模腔中熔融，然后15～18Mpa压力下成型，冷却脱模，得到成品。
4.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)包括：以锐钛矿型二氧化钛作为前驱物，放入聚四氟乙烯内衬的反应釜中，加入氢氧化钾作为矿化剂，加入去离子水使得反应容器的填充度控制在其溶剂的60～80％％，氢氧化钾浓度为10～15mol/L，水热反应温度为160～200℃，反应时间18～24小时，水热反应完成后采用去离子水对产物进行清洗至中性。
5.根据权利要求3所述的纤维增强复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)包括：将钛酸钾晶须加入到去离子水中，超声分散20～30分钟；加入2～4％wt的硅酸钠溶液，然后在60～80℃条件下保温3～5小时；通过去离子水对产物进行洗涤至中性，在80～100℃干燥得到二氧化硅包覆的钛酸钾晶须。
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