CN109679286A - 单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法 - Google Patents
单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109679286A CN109679286A CN201811574505.3A CN201811574505A CN109679286A CN 109679286 A CN109679286 A CN 109679286A CN 201811574505 A CN201811574505 A CN 201811574505A CN 109679286 A CN109679286 A CN 109679286A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tannic acid
- composite material
- molecular weight
- graphene
- weight polyethylene
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 title claims abstract description 82
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 81
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 title claims abstract description 79
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 79
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 title claims abstract description 79
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 title claims abstract description 79
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 title claims abstract description 79
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 39
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 68
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims abstract description 57
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims abstract description 57
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 46
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 17
- -1 aminomethyl phenyl Chemical group 0.000 claims abstract description 16
- 229960000935 dehydrated alcohol Drugs 0.000 claims abstract description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 31
- 229920001864 tannin Polymers 0.000 claims description 28
- 235000018553 tannin Nutrition 0.000 claims description 28
- 239000001648 tannin Substances 0.000 claims description 28
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 21
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 14
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 12
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 claims description 10
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 7
- 230000009514 concussion Effects 0.000 claims description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 229960004756 ethanol Drugs 0.000 claims description 7
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 claims description 7
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 7
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 6
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 abstract description 15
- 239000011347 resin Substances 0.000 abstract description 15
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 5
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 abstract description 4
- 230000035939 shock Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract 1
- 239000003085 diluting agent Substances 0.000 abstract 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 6
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 2
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229920006253 high performance fiber Polymers 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920013657 polymer matrix composite Polymers 0.000 description 1
- 239000011160 polymer matrix composite Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L63/00—Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
- C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
- C08L2205/16—Fibres; Fibrils
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2207/00—Properties characterising the ingredient of the composition
- C08L2207/06—Properties of polyethylene
- C08L2207/068—Ultra high molecular weight polyethylene
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
本发明公开了一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，涉及纤维/树脂复合材料技术领域。该单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，以单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维为原料，以掺杂不同含量单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂为基体，以氨甲基苯为固化剂，无水乙醇为稀释剂，使用浇注的方法制备超高分子量聚乙烯纤维复合材料。该单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，工艺简单，成本低，所用的试剂均为常规试剂，不需要特殊设备，因此具有工业化实施容易等特点，同时与原界面相比，纤维与树脂基体界面的粘结性能有所提高，并且复合材料有着优异的拉伸弯曲和抗冲击性能。
Description
技术领域
本发明涉及纤维/树脂复合材料技术领域，具体为一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法。
背景技术
超高分子量聚乙烯纤维是二十世纪八十年代初研制成功的，继碳纤维和芳纶纤维之后出现的第三代高性能纤维，是目前世界上比强度和比模量最高的纤维。其具有一系列优异的性能，如：高比强度、高比模量，比强度是同等截面钢丝的十多倍，比模量仅次于特级碳纤维。断裂伸长低、断裂功大，具有很强的吸收能量的能力，因而具有突出的抗冲击性和抗切割性。纤维密度低，密度是0.97-0.98g/cm3，可浮于水面。具有优异的抗紫外线辐射，防中子和γ射线，比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高。耐磨、耐化学腐蚀、有较长的挠曲寿命。但是由于超高分子量聚乙烯纤维表面无极性基团，无化学活性，表面能低，非极性物质难以浸润，熔点低等缺点，从而限制了其应用。尤其是在增强树脂基复合材料方面，其与树脂基体之间的粘结性能较差，造成抗冲击性能低，导致复合材料在使用过程中出现纤维与树脂基体发生脱胶和树脂基体开裂等问题。
近年来，树脂基复合材料在工业领域得到广泛应用。石墨烯及其衍生物可通过引发聚合反应、引入柔性链段等方式实现对环氧树脂的改性，从而大幅提高环氧基复合材料的热性能、电性能、力学性能以及抗腐蚀性能。
石墨烯具有独特的共轭结构和优异的力学性能、热学性能、抗腐蚀性能及电学性能，使其在工程领域展现出了良好的应用前景，并取得了阶段性的成果。特别地，石墨烯增强环氧树脂基复合材料，可显著改善环氧树脂的理化性能、力学性能和摩擦学性能，为拓宽环氧树脂材料的工程应用提供了有效途径，使其在土木工程、机械工程、化学工程、电子电器工业、航空航天、汽车轻量化、体育用品等领域具有巨大的应用潜力。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，提出一种新的思路，从树脂的角度入手，尝试在环氧树脂中加入单宁酸功能化的石墨烯，增强树脂与基体的粘结力，最终提高复合材料的力学性能。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维
将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.03-0.5g的Tris溶于200ml水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.1-0.8g单宁酸，3-8g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆3-12h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备
称取1g石墨烯，加入到含有一定量的单宁酸的200ml水中，超声分散0.5-3h，后抽滤干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散1-3h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，机械搅拌1-3h，使单宁酸完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，在60℃下真空脱泡5-10min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
优选的，所述S2步骤中单宁酸功能化石墨烯与环氧树脂的质量百分比为0％-5％。
优选的，所述S2步骤中无水乙醇与环氧树脂的质量比为1：1-1：6。
优选的，所述S2步骤中固化剂与环氧树脂的质量比为1：1-1：6。
优选的，所述S2步骤中改性1g石墨烯需要单宁酸的含量为0.002g/ml-0.006g/ml。
本发明提供一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，工艺简单，成本低，所用的试剂均为常规试剂，不需要特殊设备，因此具有工业化实施容易等特点，对环境基本无污染，环氧树脂加入石墨烯，石墨烯不但改善树脂性能，还可以通过改性后石墨烯表面的羟基与单宁酸之间形成氢键作用，提高界面粘结力，与原界面相比，纤维与树脂基体界面的粘结性能有所提高，并且复合材料有着优异的拉伸弯曲和抗冲击性能。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下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：
一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维。将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，
去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.121g的Tris溶于200ml水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.4g单宁酸，3g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆3h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：称取1g石墨烯，加入到含有0.002g/ml的单宁酸的200ml水中，超声分散0.5h，后抽滤、干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散1h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，控制单宁酸功能化的石墨烯与环氧树脂的质量百分比为0.1％，机械搅拌2h，使单宁酸功能化的石墨烯完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，控制固化剂与环氧树脂的比为1:3，在60℃下真空脱泡5min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
实施例2：
一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维。将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，
去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.242g的Tris溶于200m1水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.5g单宁酸，4g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆6h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：称取1g石墨烯，加入到含有0.004g/ml的单宁酸的200ml水中，超声分散1h，后抽滤、干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散1.5h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，控制单宁酸功能化的石墨烯与环氧树脂的质量百分比为0.2％，机械搅拌2.5h，使单宁酸功能化的石墨烯完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，控制固化剂与环氧树脂的比为1:4，在60℃下真空脱泡5min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
实施例3：
一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维。将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，
去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.363g的Tris溶于200m1水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.6g单宁酸，5g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆9h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：称取1g石墨烯，加入到含有0.006g/ml的单宁酸的200ml水中，超声分散2h，后抽滤、干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散2h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，控制单宁酸功能化的石墨烯与环氧树脂的质量百分比为0.5％，机械搅拌3h，使单宁酸功能化的石墨烯完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，控制固化剂与环氧树脂的比为1:5，在60℃下真空脱泡5min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
实施例4：
一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维。将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，
去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.484g的Tris溶于200m1水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.7g单宁酸，6g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆12h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：称取1g石墨烯，加入到含有0.005g/ml的单宁酸的200ml水中，超声分散2.5h，后抽滤、干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散2.5h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，控制单宁酸功能化的石墨烯与环氧树脂的质量百分比为1.25％，机械搅拌2.5h，使单宁酸功能化的石墨烯完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，控制固化剂与环氧树脂的比为1:5，在60℃下真空脱泡10min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
实施例5：
一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维。将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，
去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.5g的Tris溶于200m1水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.8g单宁酸，8g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆12h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：称取1g石墨烯，加入到含有0.006g/ml的单宁酸的200ml水中，超声分散3h，后抽滤、干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散3h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，控制单宁酸功能化的石墨烯与环氧树脂的质量百分比为5％，机械搅拌3h，使单宁酸功能化的石墨烯完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，控制固化剂与环氧树脂的比为1:1，在60℃下真空脱泡10min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
本发明通过从树脂的角度入手，尝试在环氧树脂中加入单宁酸功能化的石墨烯，增强树脂与基体的粘结力，最终提高复合材料的力学性能，工艺简单，成本低，所用的试剂均为常规试剂，不需要特殊设备，因此具有工业化实施容易等特点，对环境基本无污染，环氧树脂加入石墨烯，石墨烯不但改善树脂性能，还可以通过改性后石墨烯表面的羟基与单宁酸之间形成氢键作用，提高界面粘结力，与原界面相比，纤维与树脂基体界面的粘结性能有所提高，并且复合材料有着优异的拉伸弯曲和抗冲击性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维
将超高分子量聚乙烯纤维于乙醇中浸泡一段时间，去除纤维表面残留的有机溶剂，然后取出烘干。称取0.03-0.5g的Tris溶于200ml水中，调节溶液pH＝8.5，随后称取0.1-0.8g单宁酸，3-8g NaCl，溶于上述Tris溶液中并搅拌，将超高分子量聚乙烯纤维浸入此溶液中，震荡涂覆3-12h，后将超高分子量聚乙烯纤维取出烘干，制得单宁酸改性后超高分子量聚乙烯纤维；
S2：单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备
称取1g石墨烯，加入到含有一定量的单宁酸的200ml水中，超声分散0.5-3h，后抽滤干燥，得到单宁酸功能化的石墨烯，备用。向烧杯中称取一定量的环氧树脂，将单宁酸功能化的石墨烯加入烧杯中，加入一定量无水乙醇作为分散剂，同时也作为环氧树脂的分散剂，进行超声分散1-3h，后将单宁酸功能化的石墨烯加入到环氧树脂中，机械搅拌1-3h，使单宁酸完全分散在环氧树脂中，加入氨甲基苯固化剂，在60℃下真空脱泡5-10min，后将单宁酸涂覆的超高分子量聚乙烯纤维放入模具中，将改性的环氧树脂注入模具中，在室温下固化成型后脱模，得到单宁酸涂覆超高分子量聚乙烯纤维与掺杂单宁酸功能化石墨烯的环氧树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，其特征在于：所述S2步骤中单宁酸功能化石墨烯与环氧树脂的质量百分比为0％-5％。
3.根据权利要求2所述的单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，其特征在于：所述S2步骤中无水乙醇与环氧树脂的质量比为1：1-1：6。
4.根据权利要求3所述的单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，其特征在于：所述S2步骤中固化剂与环氧树脂的质量比为1：1-1：6。
5.根据权利要求4所述的单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法，其特征在于：所述S2步骤中改性1g石墨烯需要单宁酸的含量为0.002g/ml-0.006g/ml。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811574505.3A CN109679286A (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811574505.3A CN109679286A (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109679286A true CN109679286A (zh) | 2019-04-26 |
Family
ID=66188899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811574505.3A Pending CN109679286A (zh) | 2018-12-21 | 2018-12-21 | 单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109679286A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110790902A (zh) * | 2019-11-23 | 2020-02-14 | 江西科技师范大学 | 一种单宁酸固化剂及其制备方法和应用 |
| CN111944269A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 天津工业大学 | 一种利用单宁酸双向改性超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂制备复合材料的方法 |
| CN111944174A (zh) * | 2019-05-15 | 2020-11-17 | 天津工业大学 | 一种提高超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂界面粘结性的方法 |
| CN112047646A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 一种石墨烯包覆玻璃纤维的制备方法 |
| CN112360388A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-12 | 内蒙古浦景聚合材料科技有限公司 | 一种适用于地下储层暂堵压裂作业的自适应可降解材料 |
| CN113072865A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 中山市中益油墨涂料有限公司 | 阻燃uv-led涂布光油及其制备方法 |
| CN113583401A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-02 | 宁波杰立化妆品包装用品有限公司 | 一种透明pet复合材料的制备方法 |
| CN115011298A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-06 | 道尔化成电子材料(上海)有限公司 | 一种流变稳定的单组分环氧包封胶及其制备方法 |
| CN116427171A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-07-14 | 惠州市纵胜电子材料有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其应用 |
| CN117186589A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-12-08 | 广东纵胜新材料股份有限公司 | 一种高硬度耐磨板材及其制备工艺 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108395675A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-14 | 天津工业大学 | 一种单宁酸改性超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料制备方法 |
| CN108587401A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-28 | 西南石油大学 | 一种go-ta/水性环氧复合涂料的制备方法及应用 |
-
2018
- 2018-12-21 CN CN201811574505.3A patent/CN109679286A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108395675A (zh) * | 2018-03-09 | 2018-08-14 | 天津工业大学 | 一种单宁酸改性超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料制备方法 |
| CN108587401A (zh) * | 2018-05-08 | 2018-09-28 | 西南石油大学 | 一种go-ta/水性环氧复合涂料的制备方法及应用 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111944269A (zh) * | 2019-05-14 | 2020-11-17 | 天津工业大学 | 一种利用单宁酸双向改性超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂制备复合材料的方法 |
| CN111944174A (zh) * | 2019-05-15 | 2020-11-17 | 天津工业大学 | 一种提高超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂界面粘结性的方法 |
| CN110790902B (zh) * | 2019-11-23 | 2022-04-01 | 江西科技师范大学 | 一种单宁酸固化剂及其制备方法和应用 |
| CN110790902A (zh) * | 2019-11-23 | 2020-02-14 | 江西科技师范大学 | 一种单宁酸固化剂及其制备方法和应用 |
| CN112047646A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 泰山玻璃纤维有限公司 | 一种石墨烯包覆玻璃纤维的制备方法 |
| CN112360388A (zh) * | 2020-11-09 | 2021-02-12 | 内蒙古浦景聚合材料科技有限公司 | 一种适用于地下储层暂堵压裂作业的自适应可降解材料 |
| CN113072865A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-07-06 | 中山市中益油墨涂料有限公司 | 阻燃uv-led涂布光油及其制备方法 |
| CN113583401A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-11-02 | 宁波杰立化妆品包装用品有限公司 | 一种透明pet复合材料的制备方法 |
| CN115011298A (zh) * | 2022-06-01 | 2022-09-06 | 道尔化成电子材料(上海)有限公司 | 一种流变稳定的单组分环氧包封胶及其制备方法 |
| CN115011298B (zh) * | 2022-06-01 | 2022-12-27 | 道尔化成电子材料(上海)有限公司 | 一种流变稳定的单组分环氧包封胶及其制备方法 |
| CN116427171A (zh) * | 2023-04-04 | 2023-07-14 | 惠州市纵胜电子材料有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其应用 |
| CN116427171B (zh) * | 2023-04-04 | 2024-02-27 | 广东纵胜新材料股份有限公司 | 一种超高分子量聚乙烯纤维的制备方法及其应用 |
| CN117186589A (zh) * | 2023-10-11 | 2023-12-08 | 广东纵胜新材料股份有限公司 | 一种高硬度耐磨板材及其制备工艺 |
| CN117186589B (zh) * | 2023-10-11 | 2024-05-10 | 广东纵胜新材料股份有限公司 | 一种高硬度耐磨板材及其制备工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109679286A (zh) | 单宁酸功能化石墨烯改性环氧树脂及其复合材料制备方法 | |
| CN111690158B (zh) | 一种玄武岩纤维增强树脂基复合材料界面优化的方法 | |
| CN111501329B (zh) | 一种氢氧化镍/聚醚胺改性碳纤维的制备方法 | |
| Sakthivel et al. | Experimental investigation and analysis a mechanical properties of hybrid polymer composite plates | |
| CN109897216A (zh) | 一种废旧热固性树脂及其复合材料的回收利用方法 | |
| CN105131532A (zh) | 一种界面处引入碳纳米管提高碳纤维复合材料抗疲劳性能的方法 | |
| CN109369932B (zh) | 基于固化剂改性上浆剂提高碳纤维增强环氧树脂基复合材料界面粘结性能的方法 | |
| CN102146196A (zh) | 一种高阻尼环氧树脂复合材料的制备方法 | |
| CN102146195A (zh) | 改性碳纤维增强环氧树脂基复合棒材 | |
| CN107447522A (zh) | 一种耐高温环氧树脂乳液型碳纤维上浆剂的制备方法 | |
| CN109851996A (zh) | 一种碳化硅改性环氧树脂及其复合材料的制备方法 | |
| CN104774431A (zh) | 环氧树脂/碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN102808325A (zh) | 一种pbo纤维的表面改性方法 | |
| Sharma et al. | Synthesis and chemical resistance of aluminum oxide and silicon carbide (1: 1) filled Bi-Directional woven E-glass fiber reinforcement epoxy polymer composites | |
| Yu et al. | Hygrothermal aging on pultruded carbon fiber/vinyl ester resin composite for sucker rod application | |
| CN109265923A (zh) | 一种连续碳纤维复合材料及其制备方法 | |
| CN109232480A (zh) | 一种酸可控降解型脂环族环氧树脂及其制备方法 | |
| CN109679285A (zh) | 一种多壁碳纳米管改性环氧树脂及其复合材料制备方法 | |
| CN102212322A (zh) | 碳纳米管增强环氧结构胶及其制备方法 | |
| CN115093543A (zh) | 可应用于储氢瓶的低粘度生物基环氧树脂及碳纤维复合材料 | |
| CN108191840A (zh) | 一种含六氢三嗪结构环氧树脂预聚物及其制备方法 | |
| CN110698810B (zh) | 一种高韧性、抗紫外吸收且阻燃的环氧树脂组合物及其制备 | |
| CN107603209A (zh) | 一种乙酰化改性植物纤维增强尼龙6复合材料的制备方法 | |
| CN111635617A (zh) | 提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法 | |
| CN103788277B (zh) | 一种苯乙烯-双酚a二缩水甘油醚单丙烯酸酯共聚物及其超疏水表面的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190426 |