CN107746547A - 一种高强度复合材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂20‑50份、改性玄武岩纤维10‑60份、纳米碳纤维15‑45份、纳米氧化铝5‑10份、纳米氧化钛3‑6份、玻璃纤维5‑8份、增韧剂5‑10份、相容剂3‑8份、抗氧化剂5‑8份、偶联剂3‑7份、二苯基甲烷二异氯酸酯3‑6份、聚丁二酸丁二醇酯6‑8份。本发明中加入改性玄武岩纤维后能显著提升材料的弯曲强度、拉伸强度。冲击强度等物理性质，同时降低材料的摩擦系数和磨损率，整体提升复合材料的机械性能，改善气耐磨性，且能显著降低该复合材料的吸水率和吸湿性。

Description

一种高强度复合材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种高强度复合材料及其制备方法。

背景技术

复合材料是兼有两种或两种以上材料的特点，能改善单一材料的性能，如提高强度、改善介电性能和增加韧性等，具有不同材料相互取长补短的良好综合性能，主要用于建筑、管道、日常用品制造等行业。在实际应用中，许多复合材料的使用环境较为恶劣，材料在使用时所处的环境不仅在空间上不同，而且还会随时间的变化遭受各种介质的侵蚀，例如水、空气中的酸、碱或者各种离子介质的腐蚀，这就需要复合材料具备高强度、高防腐、高耐温、高耐磨等性能。现有复合材料不能长时期保持复合材料优良的性能，长期使用时，其功能和性能均会出现不同程度的降低，影响使用效果。

目前市面上的复合材料综合性能多种多样，有机复合材料一般采用树脂和橡胶为原料，其本身的强度较小，不能满足对于高强度或硬度的需求。

因此，现有技术还需要进一步改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度复合材料及其制备方法，旨在进一步提高复合材料的强度性能，改进制备方法。

为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂20-50份、改性玄武岩纤维10-60份、纳米碳纤维15-45份、纳米氧化铝5-10份、纳米氧化钛3-6份、玻璃纤维5-8份、增韧剂5-10份、相容剂3-8份、抗氧化剂5-8份、偶联剂3-7份、二苯基甲烷二异氯酸酯3-6份、聚丁二酸丁二醇酯6-8份。

优选地，一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂50份、改性玄武岩纤维35份、纳米碳纤维25份、纳米氧化铝6份、纳米氧化钛4份、玻璃纤维6份、增韧剂5份、相容剂5份、抗氧化剂7份、偶联剂4份、二苯基甲烷二异氯酸酯5份、聚丁二酸丁二醇酯6份。

优选地，所述改性玄武岩纤维为经过10％的盐酸浸泡1-3小时的连续玄武岩纤维，且所述改性玄武岩纤维的长径比为1200-1500。

优选地，所述偶联剂为铬络合物类偶联剂或硅烷类偶联剂。

优选地，所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物。

优选地，所述憎水材料为聚乙烯和苯二甲酸乙二酸酯的混合物。

以及，一种高强度复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备改性玄武岩纤维；

步骤2：将步骤1中的改性玄武岩纤维用偶联剂处理；

步骤3：称取配方量的下列组分：经过偶联剂处理的改性玄武岩纤维以及环氧树脂、纳米碳纤维、纳米氧化铝、纳米氧化钛、玻璃纤维、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、偶联剂、二苯基甲烷二异氯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，混合均匀获得混合物；

步骤4：将混合物导入螺杆挤出机内进行挤出得到料条，对料条进行水冷、风干处理后进行切粒。

以及，一种由上述高强度复合材料制备的磁悬浮列车车体。

与现有技术相比，本发明的创新之处在于：

本发明提供一种高强度复合材料，该高强度复合材料通过原料创新，使最终的产品的具有强度高、耐热性好、热变形小、抗腐蚀能力强、成本低廉，使其能够满足强度要求更高的领域，在现代化社会生产中具有较好的应用前景，特别适合作为磁悬浮列车车体、飞机机身以及汽车壳体等对材料强度要求较高的领域。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂50份、改性玄武岩纤维35份、纳米碳纤维25份、纳米氧化铝6份、纳米氧化钛4份、玻璃纤维6份、增韧剂5份、相容剂5份、抗氧化剂7份、偶联剂4份、二苯基甲烷二异氯酸酯5份、聚丁二酸丁二醇酯6份。

实施例2

一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂50份、改性玄武岩纤维60份、纳米碳纤维45份、纳米氧化铝10份、纳米氧化钛6份、玻璃纤维8份、增韧剂10份、相容剂8份、抗氧化剂8份、偶联剂7份、二苯基甲烷二异氯酸酯6份、聚丁二酸丁二醇酯8份。

实施例3

一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂20份、改性玄武岩纤维10份、纳米碳纤维15份、纳米氧化铝5份、纳米氧化钛3份、玻璃纤维5份、增韧剂5份、相容剂3份、抗氧化剂5份、偶联剂3份、二苯基甲烷二异氯酸酯3份、聚丁二酸丁二醇酯6份。

实施例4

一种高强度复合材料，包括以下重量份数的组分：环氧树脂20-50份、改性玄武岩纤维40份、纳米碳纤维20份、纳米氧化铝6份、纳米氧化钛3份、玻璃纤维8份、增韧剂7份、相容剂6份、抗氧化剂5份、偶联剂4份、二苯基甲烷二异氯酸酯5份、聚丁二酸丁二醇酯8份。

上述各实施例中，改性玄武岩纤维为经过10％的盐酸浸泡2小时的连续玄武岩纤维，且所述改性玄武岩纤维的长径比为1200，偶联剂为5％的氨基硅烷偶联剂。

上述各实施例中，相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物，憎水材料为聚乙烯和苯二甲酸乙二酸酯的混合物。

上述各实施例中，一种高强度复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：制备改性玄武岩纤维，经过10％的盐酸浸泡2小时的获得连续玄武岩纤维；

步骤2：将步骤1中的连续玄武岩纤维用偶联剂处理；

步骤3：称取上述各实施例配方量经过5％的氨基硅烷偶联剂处理的改性玄武岩纤维以及环氧树脂、纳米碳纤维、纳米氧化铝、纳米氧化钛、玻璃纤维、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、偶联剂、二苯基甲烷二异氯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，混合均匀获得混合物；

步骤4：将混合物导入螺杆挤出机内进行挤出得到料条，螺杆挤出机的温度为250-350℃，螺杆转速为170r/m，牵引速率为20mm/s，对料条进行水冷、风干处理后进行切粒。

本发明的高强度复合材料，加入改性玄武岩纤维后能显著提升材料的弯曲强度、拉伸强度。冲击强度等物理性质，同时降低材料的摩擦系数和磨损率，整体提升复合材料的机械性能，改善气耐磨性，且能显著降低该复合材料的吸水率和吸湿性。

上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高强度复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：环氧树脂20-50份、改性玄武岩纤维10-60份、纳米碳纤维15-45份、纳米氧化铝5-10份、纳米氧化钛3-6份、玻璃纤维5-8份、增韧剂5-10份、相容剂3-8份、抗氧化剂5-8份、偶联剂3-7份、二苯基甲烷二异氯酸酯3-6份、聚丁二酸丁二醇酯6-8份。

2.根据权利要求1所述的抗电磁复合材料，其特征在于，包括以下重量份数的组分：环氧树脂50份、改性玄武岩纤维35份、纳米碳纤维25份、纳米氧化铝6份、纳米氧化钛4份、玻璃纤维6份、增韧剂5份、相容剂5份、抗氧化剂7份、偶联剂4份、二苯基甲烷二异氯酸酯5份、聚丁二酸丁二醇酯6份。

3.根据权利要求1所述的高强度复合材料，其特征在于，所述改性玄武岩纤维为经过10％的盐酸浸泡1-3小时的连续玄武岩纤维，且所述改性玄武岩纤维的长径比为1200-1500。

4.根据权利要求1所述的高强度复合材料，其特征在于，所述偶联剂为铬络合物类偶联剂或硅烷类偶联剂。

5.根据权利要求1所述的高强度复合材料，其特征在于，所述相容剂为苯乙烯与马来酸酐的共聚物。

6.根据权利要求1所述的高强度复合材料，其特征在于，所述憎水材料为聚乙烯和苯二甲酸乙二酸酯的混合物。

7.一种制备权利要求1-6中任意一项所述的高强度复合材料的方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：制备改性玄武岩纤维；

步骤2：将步骤1中的改性玄武岩纤维用偶联剂处理；

步骤3：称取权利要求1-6中任意一项所述高强度复合材料的配方量的下列组分：经过偶联剂处理的改性玄武岩纤维以及环氧树脂、纳米碳纤维、纳米氧化铝、纳米氧化钛、玻璃纤维、增韧剂、相容剂、抗氧化剂、偶联剂、二苯基甲烷二异氯酸酯、聚丁二酸丁二醇酯，混合均匀获得混合物；

步骤4：将混合物导入螺杆挤出机内进行挤出得到料条，对料条进行水冷、风干处理后进行切粒。

8.一种由权利要求1-6中任意一项所述的高强度复合材料制备得磁悬浮列车车体。