CN110713612A - 一种耐低温循环复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐低温循环的复合材料及其制备方法。该复合材料以环氧树脂为基体，以碳纤维布为增强纤维；通过向环氧树脂基体中均匀分散聚乙烯亚胺‑埃洛石纳米材料，制得聚乙烯亚胺‑埃洛石改性环氧树脂基碳纤维复合材料，以改善环氧树脂和碳纤维之间的界面结合，提高环氧树脂基碳纤维复合材料的耐低温循环性能。本发明以聚乙烯亚胺‑埃洛石纳米材料为添加剂，埃洛石与聚乙烯亚胺可以实现更好的协同作用，在基体与基体、基体与纤维增强体之间起到更好的传递应力作用，增强碳纤维和树脂之间的界面结合，使得环氧树脂基纤维复合材料力学性能、耐低温循环性能提高。

Description

一种耐低温循环复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料领域，具体是涉及一种耐低温循环的复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纤维具有优异的力学性能和热学性能，尤其是高强度和高模量。为了充分的发挥碳纤维的特性，需要将其与树脂进行复合。环氧树脂具有耐腐蚀性好、电绝缘性优良、热稳定性佳、易于控制成型等特点，是碳纤维复合材料应用最为广泛的基体。碳纤维增强环氧树脂基复合材料应具有比重轻、抗疲劳、耐腐蚀等特点，被广泛应用于生活的各种领域。
复合材料在使用过程中会遭受热循环这种恶劣环境因素。在经受热循环时，由于纤维与树脂之间的热膨胀系数不匹配，内部会反复产生热应力，使复合材料出现脱粘和微裂纹，导致复合材料力学性能出现下降。随着空间、极地和深海等领域的探索，为了满足探测设备在热循环这种恶劣服役环境下的正常运行，对材料的耐候性和使用寿命有一定要求。CN 105860435B公开了一种埃洛石/环氧树脂复合材料的制备方法。埃洛石进行酸化、硅烷偶联剂改性之后，再用超支化聚乙烯亚胺进行接枝改性的方式加入到环氧树脂中，有效提高了环氧树脂的抗冲击性能。但埃洛石的改性步骤繁琐，改性时间较长；改性埃洛石能提高环氧树脂的抗冲击性能，但没有研究聚乙烯亚胺改性埃洛石对碳纤维/环氧树脂力学性能以及耐低温性能的影响。
现有纳米添加剂虽然可实现碳纤维复合材料力学性能的提高，但耐低温性能改善鲜见报道。因此开发一种新型、轻质、高强、耐腐蚀、耐低温循环的碳纤维复合材料，以应对恶劣服役环境。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种耐低温循环的复合材料的制备方法。该制备方法获得的环氧树脂基碳纤维复合材料具有较高的机械性能，又具备良好的耐低温循环性能。
为了实现本发明的目的，本发明采用了以下技术方案：
一种耐低温循环的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，制备聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料：将埃洛石用氢氧化钠溶液处理，得到碱处理过的埃洛石-Na；之后将埃洛石-Na分散于溶剂中充分搅拌得到预混料A；接着在预混料A中添加环氧氯丙烷，并在89.5～90.5℃油浴中充分搅拌得到预混料B，所述埃洛石-Na与环氧氯丙烷质量比为1:(1～4)；再向预混料B中加入聚乙烯亚胺，充分搅拌得到混合料，所述埃洛石-Na与聚乙烯亚胺质量比为1:(1～4)；最后将所述混合料过滤后将滤饼洗涤至中性，干燥、研磨，获得聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料；
步骤2，制备预浸料：以所述聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料作为添加剂，超声分散在有机溶剂中，然后加入到环氧树脂基体中，搅拌均匀后置于真空干燥箱中，抽真空除去有机溶剂；再加入固化剂，搅拌均匀后再置于真空干燥箱中抽真空，除去剩余有机溶剂和气泡，获得涂覆料，将涂覆料涂覆到碳纤维上得到预浸料。
步骤3，将预浸料置于平板硫化机的模具中，经模压工艺成型固化，即获得耐低温循环的复合材料。
进一步的技术方案：步骤1中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，氢氧化钠溶液浓度为0.2～0.4mol/L。
进一步的技术方案：步骤2中固化剂为4,4’-二氨基二苯基甲烷，步骤2中环氧树脂基体与固化剂的质量比为100:(25～29)。
进一步的技术方案：步骤2中所述聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料、环氧树脂基体以及固化剂总质量的1wt％～3wt％，聚乙烯亚胺重均分子量为70000。
进一步的技术方案：步骤2中有机溶剂为丙酮。
进一步的技术方案：步骤2中将涂覆料涂敷到碳纤维布上的操作温度为60～70℃；
进一步的技术方案：步骤3中模压法制备复合材料的固化的方法是：首先升温至75～85℃，加压至1～3MPa固化1.5～2.5h；然后再升温至155～165℃，固化3.5～4.5h；保持压力不变，降至室温。
本发明的另一个目的是提供一种由所述制备方法制备获得的耐低温循环的复合材料。
本发明的有益效果在于：
(1)本发明所述环氧树脂基碳纤维复合材料为聚乙烯亚胺改性的埃洛石纳米管增强碳纤维环氧树脂复合材料，本发明的制备过程简单、易于操作。
本发明通过聚乙烯亚胺改性后，埃洛石表面含有大量的胺基基团。埃洛石表面的胺基基团，使埃洛石纳米管与环氧树脂基体间生成更强的化学键或氢键作用，增强界面作用。与未经结构修饰的埃洛石相比，改性处理后的埃洛石可以提高碳纤维环氧树脂复合材料的力学性能。将聚乙烯亚胺改性的埃洛石纳米材料加入环氧树脂基体，埃洛石与聚乙烯亚胺可以实现更好的协同作用，在基体与基体、基体与纤维增强体之间起到更好的传递应力作用，增强碳纤维和树脂之间的界面结合，即可以更好的改善埃洛石在环氧树脂中的分散及与环氧树脂的界面结合，能明显提高环氧树脂基碳纤维复合材料的弯曲性能和耐低温循环性能，具有很好的实用价值。
(2)本发明中聚乙烯亚胺与埃洛石-Na质量比为1:(1～4)时，聚乙烯亚胺在埃洛石表面可以实现有效枝接。聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料的添加量为1wt％～3wt％时，可以有效地的提升复合材料的弯曲性能和降低复合材料的热膨胀系数，提高复合材料耐低温循环性能。
附图说明
图1为本发明复合材料的热膨胀系数图。
图2为本发明聚乙烯亚胺改性埃洛石的红外光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明技术方案做出更为具体的说明：
对比例1
(1)称量环氧树脂100份，称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷27份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
(2)采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至80℃，加压至1MPa固化2.5h；然后再升温至155℃，固化4.5h；保持压力不变，降至室温。
经测试，本实施例样品常温下的弯曲强度为548MPa；经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为567MPa、385MPa、315MPa。
经测试，本实施例样品常温下的弯曲模量为33GPa；经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为37GPa、35GPa、35GPa。
对比例2
(1)称量环氧树脂100份，将添加比例为1wt％(占埃洛石纳米颗粒与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的埃洛石纳米颗粒分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷27份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
(2)采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至80℃，加压至1MPa固化2h；然后再升温至160℃，固化4h；保持压力不变，降至室温。
本对比例样品的弯曲强度为575MPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为514MPa、394MPa、366MPa。
本对比例样品的弯曲模量为35GPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为38GPa、34GPa、32GPa。
对比例3
(1)称量环氧树脂100份，将添加比例为2wt％(占埃洛石纳米颗粒与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的埃洛石纳米颗粒分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷25份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
(2)采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至75℃，加压至1MPa固化1.5h；然后再升温至155℃，固化3.5h；保持压力不变，降至室温。
本对比例样品的弯曲强度为560MPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为557MPa、516MPa、504MPa。本对比例样品的弯曲模量为32GPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为35GPa、36GPa、35GPa。
对比例4
(1)称量环氧树脂100份，将添加比例为3wt％(占埃洛石纳米颗粒与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的埃洛石纳米颗粒分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷29份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
(2)采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至85℃，加压至1MPa固化2.5h；然后再升温至165℃，固化4.5h；保持压力不变，降至室温。
本对比例样品的弯曲强度为555MPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为519MPa、503MPa、492MPa。
本对比例样品的弯曲模量为34GPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为36GPa、36GPa、35GPa。
对比例5
(1)称取过筛后的埃洛石4.0g置于烧杯中并加入研磨的果糖2g，加入80mL的去离子水后磁力搅拌1h，得到混合料；向混合料中加入占混合料质量0.5％的催化剂六水合硫酸亚铁铵，继续搅拌10min，然后转移到100mL的水热反应釜中，220℃下反应12h；冷却后取出产物并用去离子水和乙醇交替洗涤至pH＝7，烘干、研磨，制得埃洛石/炭纳米复合材料。
(2)称量环氧树脂100份，将添加比例为3wt％(占粘土/炭纳米复合材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的埃洛石/炭纳米复合材料分散于10mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌24h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷27份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
(3)采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至80℃，加压至2MPa固化2.5h；然后再升温至160℃，固化4h；保持压力不变，降至室温。
本对比例样品的弯曲强度为606MPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为602MPa、551MPa、532MPa。本对比例样品的弯曲模量为38GPa。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为38GPa、38GPa、35GPa。
以下为本发明制备方法介绍：
原料来源介绍：
环氧树脂E-51：蓝星新材料无锡树脂厂。4,4-二氨基二苯基甲烷(DDM)固化剂：国药集团化学试剂有限公司。碳纤维布(200g/m2)：威海光威复合材料股份有限公司。埃洛石：郑州金阳光陶瓷有限公司。氢氧化钠：国药集团化学试剂有限公司。N,N-二甲基甲酰胺：国药集团化学试剂有限公司。聚乙烯亚胺(PEI)：美国阿拉丁试剂公司，50％水溶液。环氧氯丙烷：国药集团化学试剂有限公司。丙酮：国药集团化学试剂有限公司。
实施例1
步骤1，称量10g埃洛石于250ml烧杯中，加入150ml的0.3mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，经过滤、洗涤、干燥得到埃洛石-Na；之后称量4.5g埃洛石-Na于250ml圆底烧瓶中加入150ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂，搅拌15分钟得到与预混料A；接着向预混料A中加入9g环氧氯丙烷并在90℃油浴下搅拌1小时获得预混料B，然后向烧瓶里加入9g的聚乙烯亚胺搅拌20分钟获得混合料，最后将反应后的混合料过滤、洗涤、冷冻干燥得到聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料。
步骤2，称量环氧树脂100份，将添加比例为1wt％(占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷27份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
步骤3，采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至80℃，加压至1MPa固化2h；然后再升温至160℃，固化4h；保持压力不变，降至室温。
本实施例样品的弯曲强度为645MPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲强度提高17.5％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为606MPa、630MPa、626MPa。
本实施例样品的弯曲模量为40GPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲模量提高16.01％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为37GPa、38GPa、38GPa。
实施例2
步骤1，称量10g埃洛石于250ml烧杯中，加入150ml的0.3mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，经过滤、洗涤、干燥得到埃洛石-Na；之后称量4.5g埃洛石-Na于250ml圆底烧瓶中加入150ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂，搅拌15分钟得到与预混料A；接着向预混料A中加入9g环氧氯丙烷并在90℃油浴下搅拌1小时获得预混料B，然后向烧瓶里加入9g的聚乙烯亚胺搅拌20分钟获得混合料，最后将反应后的混合料过滤、洗涤、冷冻干燥得到聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料。
步骤2，称量环氧树脂100份，将添加比例为2wt％(占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷25份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
步骤3，采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至75℃，加压至1MPa固化1.5h；然后再升温至155℃，固化3.5h；保持压力不变，降至室温。
本实施例样品的弯曲强度为606MPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲强度提高10.6％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为610MPa、609MPa、611MPa。
本实施例样品的弯曲模量为38GPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲模量提高15.2％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为38GPa、38GPa、36GPa。
实施例3
步骤1，称量10g埃洛石于250ml烧杯中，加入150ml的0.3mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，经过滤、洗涤、干燥得到埃洛石-Na；之后称量4.5g埃洛石-Na于250ml圆底烧瓶中加入150ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂，搅拌15分钟得到与预混料A；接着向预混料A中加入9g环氧氯丙烷并在90℃油浴下搅拌1小时获得预混料B，然后向烧瓶里加入9g的聚乙烯亚胺搅拌20分钟获得混合料，最后将反应后的混合料过滤、洗涤、冷冻干燥得到聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料。
步骤2，称量环氧树脂100份，将添加比例为3wt％(占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷29份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
步骤3，采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至85℃，加压至1MPa固化2.5h；然后再升温至165℃，固化4.5h；保持压力不变，降至室温。
本实施例样品的弯曲强度为597MPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲强度提高9％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为600MPa、602MPa、580MPa。
本实施例样品的弯曲模量为40GPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲模量提高16.01％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为36GPa、37GPa、35GPa。
实施例4
步骤1，称量10g埃洛石于250ml烧杯中，加入150ml的0.4mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，经过滤、洗涤、干燥得到埃洛石-Na；之后称量4.5g埃洛石-Na于250ml圆底烧瓶中加入150ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂，搅拌15分钟得到与预混料A；接着向预混料A中加入4.5g环氧氯丙烷并在90℃油浴下搅拌1小时获得预混料B，然后向烧瓶里加入4.5g的聚乙烯亚胺搅拌20分钟获得混合料，最后将反应后的混合料过滤、洗涤、冷冻干燥得到聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料。
步骤2，称量环氧树脂100份，将添加比例为1wt％(占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷27份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
步骤3，采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至80℃，加压至1MPa固化2h；然后再升温至160℃，固化4h；保持压力不变，降至室温。
本实施例样品的弯曲强度为617MPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲强度提高13.5％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为608MPa、610MPa、603MPa。
本实施例样品的弯曲模量为36GPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲模量提高9.1％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为35GPa、36GPa、35GPa。
实施例5
步骤1，称量10g埃洛石于250ml烧杯中，加入150ml的0.4mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，经过滤、洗涤、干燥得到埃洛石-Na；之后称量4.5g埃洛石-Na于250ml圆底烧瓶中加入150ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂，搅拌15分钟得到与预混料A；接着向预混料A中加入18g环氧氯丙烷并在90℃油浴下搅拌1小时获得预混料B，然后向烧瓶里加入18g的聚乙烯亚胺搅拌20分钟获得混合料，最后将反应后的混合料过滤、洗涤、冷冻干燥得到聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料。
步骤2，称量环氧树脂37份，将添加比例为1wt％(占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷27份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
步骤3，采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至80℃，加压至1MPa固化2h；然后再升温至160℃，固化4h；保持压力不变，降至室温。
本实施例样品的弯曲强度为605MPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲强度提高10.4％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲强度为603MPa、599MPa、595MPa。
本实施例样品的弯曲模量为35GPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲模量提高6.1％。经过10次、20次、30次温度循环(-196℃～25℃)后复合材料的弯曲模量为35GPa、33GPa、34GPa。
实施例6
步骤1，称量10g埃洛石于250ml烧杯中，加入150ml的0.2mol/L的氢氧化钠溶液并搅拌，经过滤、洗涤、干燥得到埃洛石-Na；之后称量4.5g埃洛石-Na于250ml圆底烧瓶中加入150ml N,N-二甲基甲酰胺溶剂，搅拌15分钟得到与预混料A；接着向预混料A中加入9g环氧氯丙烷并在90℃油浴下搅拌1小时获得预混料B，然后向烧瓶里加入9g的聚乙烯亚胺搅拌20分钟获得混合料，最后将反应后的混合料过滤、洗涤、冷冻干燥得到聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料。
步骤2，称量环氧树脂100份，将添加比例为2wt％(占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料与环氧树脂、固化剂质量总和的比例)的聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料分散于15mL丙酮中，再加入到环氧树脂基体中，搅拌12h后置于真空干燥箱中抽真空除去丙酮；称取固化剂4,4’-二氨基二苯基甲烷25份加入到环氧树脂中，涂覆到108份碳纤维上制备预浸料。
步骤3，采用模压法制备复合材料，预浸料的固化工艺为：首先升温至75℃，加压至3MPa固化1.5h；然后再升温至155℃，固化3.5h；保持压力不变，降至室温。
本实施例样品的弯曲强度为583MPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲强度提高6.4％。
本实施例样品的弯曲模量为34GPa；相对于不含添加剂的样品(对比例1)，本实施例样品的弯曲模量提高3％。
上述各例所得样品的性能见下表1，表2
表1不同温度循环(-196℃～25℃)次数样品的弯曲强度
Figure BDA0002258649620000111
表2不同温度循环(-196℃～25℃)次数样品的弯曲模量
Figure BDA0002258649620000112
Figure BDA0002258649620000121
实施例1-6与对比例1-5相比，本发明实施例制备的复合材料经过低温温度循环后，复合材料的弯曲性能并没有大幅度下降，复合材料的弯曲性能得到很好的保持。
本发明所述胺基改性粘土纳米材料作为添加剂的添加量为1wt％～3wt％时，可以有效地的提升复合材料的弯曲性能和降低复合材料的热膨胀系数(热膨胀系数低的耐温度循环性能好)，图1即为本发明实施例制备的复合材料的热膨胀系数图。
图2为聚乙烯亚胺改性埃洛石的红外光谱图。图中3260cm-1处是N-H的拉伸振动峰，1650cm-1和1450cm-1处是N-H的拉伸振动峰。2930cm-1和2820cm-1处是C-H的伸缩振动峰。

Claims (8)

1.一种耐低温循环的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，制备聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料：将埃洛石用氢氧化钠溶液处理，得到碱处理过的埃洛石-Na；之后将埃洛石-Na分散于溶剂中充分搅拌得到预混料A；接着在预混料A中添加环氧氯丙烷，并在89.5～90.5℃油浴中充分搅拌得到预混料B，所述埃洛石-Na与环氧氯丙烷质量比为1:(1～4)；再向预混料B中加入聚乙烯亚胺，充分搅拌得到混合料，所述埃洛石-Na与聚乙烯亚胺质量比为1:(1～4)；最后将所述混合料过滤后将滤饼洗涤至中性，干燥、研磨，获得聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料；
步骤2，制备预浸料：以所述聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料作为添加剂，超声分散在有机溶剂中，然后加入到环氧树脂基体中；之后涂覆到碳纤维上凝胶固化得到预浸料。
步骤3，将预浸料置于平板硫化机的模具中，经模压工艺成型固化，即获得耐低温循环的复合材料。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1中溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，氢氧化钠溶液浓度为0.2～0.4mol/L。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中固化剂为4,4’-二氨基二苯基甲烷，步骤2中环氧树脂基体与固化剂的质量比为100:(25～29)。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中所述聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料占聚乙烯亚胺-埃洛石纳米材料、环氧树脂基体以及固化剂总质量的1wt％～3wt％，聚乙烯亚胺重均分子量为70000。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2中有机溶剂为丙酮。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中所述预浸料经模压工艺成型固化时设置有多层。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3中模压法制备复合材料的固化的方法是：首先升温至75～85℃，加压至1～3MPa固化1.5～2.5h；然后再升温至155～165℃，固化3.5～4.5h；保持压力不变，降至室温。
8.一种由权利要求1～7任一项所述的制备方法制备获得的耐低温循环的复合材料。
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