CN112522951B - 氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂、碳纤维环氧复合材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂、碳纤维环氧复合材料及其制备方法，属于碳纤维表面处理技术领域。该方法包括：先制备纳米级四氧化三铁颗粒；然后将纳米级四氧化三铁颗粒超声沉积到氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；再以氧化石墨烯/四氧化三铁为核，接枝硅烷偶联剂‑聚醚氨有机长链为壳，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体；最后将无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂混合并以水为溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。本发明还提供一种碳纤维环氧复合材料。本发明的碳纤维复合材料具有优异的导热性能，同时具有优良的界面粘结能力。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维表面处理技术领域，涉及一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂、碳纤维环氧复合材料及其制备方法。
背景技术
近十年来，碳纤维作为一种高性能纤维，以其高强度、优越的比模量、低热膨胀系数、摩擦系数、耐低温等优点，成为树脂基复合材料最重要的增强材料。碳纤维增强树脂基复合材料以其优异的特殊力学性能在航空航天、工业、民用等领域得到了广泛的应用。工业生产碳纤维大都需要上浆处理，以保护纤维表面在生产和纺织过程中不受损伤，并改善碳纤维与树脂基体的界面相容性。研究表明，在上浆剂中添加纳米粒子能有效提高碳纤维表面粗糙度并提高碳纤维复合材料的界面性能。如将一种发光纳米颗粒加入商业上浆剂中，可以同时标记和增强碳纤维/环氧界面。由于上浆剂与基体之间的相互扩散，绿色发光标记的界面层扩大到1.2μm，同时通过发光纳米颗粒与环氧树脂的化学键合，碳纤维/环氧树脂界面也得到了增强。然而纳米粒子在上浆剂中极易团聚，因此改性纳米粒子成为研究人员提高纳米粒子分散性的一种手段。如一种三聚氯氰-二乙烯三胺化学改性氧化石墨烯加入到环氧上浆剂中，氧化石墨烯片在碳纤维表面分布均匀，表面粗糙度增强，复合材料的界面剪切强度、层间剪切强度和弯曲性能均有显著提高。这些做法虽然增强了碳纤维/基体的界面性能，但是大部分上浆剂却仍为溶剂型，在上浆过程中会造成环境污染。针对以上问题，改性纳米粒子在水性上浆剂中的分散性成为研究人员的设计目标。一方面，这种多尺度纳米粒子的形貌增大了纤维与树脂基体的接触面积，使界面机械啮合作用加强；另一方面上浆剂溶剂为水，响应了世界保护环境的号召，减少了环境污染，且易实现工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂、碳纤维环氧复合材料及其制备方法，本发明的碳纤维环氧复合材料具有优异的导热性能，同时具有优良的界面粘结能力。
本发明首先提供一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂的制备方法，该方法包括：
步骤一：用六水合三氯化铁、四水合氯化亚铁、氨水制备纳米级四氧化三铁颗粒；
步骤二：将步骤一得到的纳米级四氧化三铁颗粒超声沉积到氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；
步骤三：以步骤二得到的氧化石墨烯/四氧化三铁为核，接枝硅烷偶联剂-聚醚氨有机长链为壳，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体；
步骤四：将步骤三得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂混合并以水为溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
优选的是，所述步骤一中六水合三氯化铁和四水合氯化亚铁摩尔比为2：1。
优选的是，所述的步骤三中的硅烷偶联剂-聚醚氨是先将硅烷偶联剂和聚醚氨在45～50℃下反应12～14小时后得到的。
优选的是，所述步骤三中硅烷偶联剂和聚醚氨摩尔比为1：1。
优选的是，所述的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
优选的是，所述的聚醚氨为聚醚氨M2070。
优选的是，所述步骤四中无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂质量比为0.5～2：1。
本发明还提供上述制备方法得到的氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
本发明还提供一种碳纤维环氧复合材料，包括上述氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
本发明还提供上述碳纤维环氧复合材料的制备方法，包括：
步骤一：将碳纤维去浆，得到去浆后的碳纤维；
步骤二：将步骤一得到的去浆后的碳纤维浸泡在氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂中，然后加入环氧树脂和固化剂进行固化，得到碳纤维环氧复合材料。
本发明的有益效果
本发明提供一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂、碳纤维环氧复合材料及其制备方法，该上浆剂的制备方法包括：先制备纳米级四氧化三铁颗粒；然后将纳米级四氧化三铁颗粒超声沉积到氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；再以氧化石墨烯/四氧化三铁为核，接枝硅烷偶联剂-聚醚氨有机长链为壳，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体；最后将无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂混合并以水为溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。本方法制备得到的无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体在水性上浆剂中分散均匀；得到上浆剂以水为溶剂，无毒无害，环境友好，易实现工业化；本发明还提供一种碳纤维环氧复合材料，该复合材料料中氧化石墨烯/四氧化三铁本身具有优良的导热性能，同时通过上浆可在碳纤维表面形成连续的导热路径，使得复合材料具有优异的导热性；同时，修饰后的碳纤维能够与基体环氧树脂产生机械啮合作用，使得复合材料具有良好的界面结合性能，从而提高材料的整体性能。另外，本发明采用上浆法在碳纤维表面引入纳米填料，步骤简单，操作方便，成本较低，对纤维损伤较小。
附图说明
图1为本发明一种无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂的制备过程示意图。
图2为本发明对比例1中未处理的碳纤维SEM图；
图3为本发明对比例3中制备一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子改性的水性环氧上浆剂上浆后的碳纤维SEM图；
图4为本发明实施例2中制备一种无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂上浆后的碳纤维SEM图；
图5为对比例1、3及本发明实施例2中制备一种无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维复合材料热导率图；
图6为对比例1、3及本发明实施例2中制备一种无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维复合材料弯曲强度和层间剪切强度图。
具体实施方式
本发明首先提供一种无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂的制备方法，如图1所示，该方法包括：
步骤一：用六水合三氯化铁、四水合氯化亚铁、氨水制备纳米级四氧化三铁颗粒；所述的制备过程优选为：反应温度为70～90℃，反应时间为1～3小时，磁选法收集后烘干备用；所述六水合三氯化铁和四水合氯化亚铁摩尔比优选为2：1，氨水的质量优选为六水合三氯化铁的20倍，氨水的浓度优选为25～28％。
步骤二：将步骤一得到的纳米级四氧化三铁颗粒超声沉积到氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；所述的制备过程优选为：将氧化石墨烯在N’,N-二甲基甲酰胺中超声2～4小时，再加入纳米级四氧化三铁的三氯甲烷溶液超声1～3小时，磁选法收集后烘干备用；所述的纳米级四氧化三铁颗粒超声和氧化石墨烯的质量比优选为1：1.25。
步骤三：以步骤二得到的氧化石墨烯/四氧化三铁为核，接枝硅烷偶联剂-聚醚氨有机长链为壳，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体；所述的制备过程优选为：先将硅烷偶联剂和聚醚氨在45～50℃下反应12～14小时，得到硅烷偶联剂-聚醚氨，所述硅烷偶联剂和聚醚氨摩尔比为1：1，然后加入氧化石墨烯/四氧化三铁在45～50℃下继续反应6～8小时，透析一夜，旋蒸除去溶剂后烘干备用；所述的烷偶联剂优选为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，所述的聚醚氨优选商品型号为聚醚氨M2070；所述氧化石墨烯/四氧化三铁和聚醚氨质量比优选为1：10；
步骤四：将步骤三得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂混合并以水为溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂；所述的制备过程优选为：将无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体和水性环氧树脂、水混合超声1～2小时；所述水性环氧树脂在改性的上浆剂中质量分数为2％。所述无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂质量比优选为0.5～2：1。
本发明还提供上述制备方法得到的氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
本发明还提供一种碳纤维环氧复合材料，包括上述氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
本发明还提供上述碳纤维环氧复合材料的制备方法，包括：
步骤一：将碳纤维去浆，得到去浆后的碳纤维；所述的去浆过程优选为：将碳纤维置于丙酮中浸泡24～48h后烘干备用；所述的碳纤维优选为碳纤维布，尺寸没有特殊限制，优选裁剪为80×80mm；
步骤二：将步骤一得到的去浆后的碳纤维浸泡在氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂中浸泡，干燥，所述的干燥温度优选为60～80℃，干燥时间优选为24～36h，然后放入模具中，在模具中加入环氧树脂和固化剂进行固化，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维复合材料。
按照本发明，所述的无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂包覆的碳纤维和环氧树脂采用本领域常规的真空辅助树脂灌注成型技术(VARI)制备成复合材料，所述的固化剂没有特殊要求，采用本领域常规的固化剂即可，优选固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺或H256。所述的固化温度优选为100～120℃，固化时间优选为1～3h。
下面结合具体实施例对本发明进行详细阐述，实施例仅用于阐述本发明而不用于限定本发明的范围，本领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明保护范围。
对比例1
(1)将未处理的碳纤维布裁制成80×80mm大小，备用。
(2)取六层碳纤维布铺好放入模具中，将排除气泡后的环氧树脂和固化剂三乙烯四胺(质量比为100:12.8)在真空下注入模具中，100℃下固化2h，120℃下固化2h，得到复合材料。
将对比例1得到的复合材料进行测试，测得的复合材料热导率、弯曲强度和层间剪切强度分别为1.354W/mK，808.7MPa和55.66MPa，如图5和6所示。
图2为本发明对比例1中未处理的碳纤维SEM图，可看出碳纤维表面光滑。
对比例2
(1)水性环氧上浆剂的制备：在98g水中加入2g水性环氧树脂，超声1小时得到质量分数为2％的水性环氧树脂上浆剂，备用。
(2)将碳纤维布裁制成80×80mm大小，置于丙酮中浸泡48h后用水彻底清洗后烘干备用。
(3)上浆：将去浆的碳纤维布浸泡在上浆剂中1min，用辊轮挤压后放入真空烘箱中60℃干燥12h。
(4)取六层碳纤维布铺好放入模具中，将排除气泡后的环氧树脂和固化剂三乙烯四胺(质量比为100:12.8)在真空下注入模具中，100℃下固化2h，120℃下固化2h，得到复合材料。
将对比例2得到的复合材料进行测试，测得的复合材料热导率、弯曲强度和层间剪切强度分别为1.342W/mK，885.2MPa和55.65MPa。
对比例3
(1)制备四氧化三铁纳米粒子：将1.08g的六水合氯化铁和0.4g的四水合氯化亚铁加入到20mL蒸馏水中，在80℃水浴中加热，氮气保护下搅拌至溶解。加入15mL氨水继续搅拌1h。用磁选法收集四氧化三铁纳米粒子，并用蒸馏水洗涤至中性，50℃下干燥，研磨备用，得到四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子：将0.5g的氧化石墨烯加入到40mL N’,N-二甲基甲酰胺中，室温下超声脱皮2h。在60mL三氯甲烷中加入0.4g的四氧化三铁纳米粒子，将此溶液加入到氧化石墨烯溶液中，超声3h。用磁选法收集氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子，并用己烷洗涤三次，在60℃烘箱中干燥，备用，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；
(3)氧化石墨烯/四氧化三铁改性水性环氧上浆剂的制备：将0.35g氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子、2g水性环氧树脂加入到97.65g水中，超声1小时备用。
(4)将碳纤维布裁制成80×80mm大小，置于丙酮中浸泡48h后用水彻底清洗后烘干备用。
(5)上浆：将去浆的碳纤维布浸泡在上浆剂中1min，用辊轮挤压后放入真空烘箱中60℃干燥12h。
(6)取六层碳纤维布铺好放入模具中，将排除气泡后的环氧树脂和固化剂三乙烯四胺(质量比为100:12.8)在真空下注入模具中，100℃下固化2h，120℃下固化2h，得到复合材料。
将对比例3得到的复合材料进行测试，测得的复合材料热导率、弯曲强度和层间剪切强度分别为1.31W/mK，1139MPa和65.57MPa，如图5和6所示。
图3为本发明对比例3中步骤(3)制备的氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维的SEM图，可看出氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子在碳纤维表面团聚，增加了碳纤维表面的粗糙度。
实施例1
(1)制备四氧化三铁纳米粒子：将1.08g的六水合氯化铁和0.4g的四水合氯化亚铁加入到20mL蒸馏水中，在80℃水浴中加热，氮气保护下搅拌至溶解，加入15mL氨水继续搅拌1h，用磁选法收集四氧化三铁纳米粒子，并用清水洗涤至中性，50℃下干燥，研磨备用，得到四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子：将0.5g的氧化石墨烯加入到40mL N’,N-二甲基甲酰胺中，室温下超声脱皮2h。在60mL三氯甲烷中加入0.4g的四氧化三铁纳米粒子，将此溶液加入到氧化石墨烯溶液中，超声3h。用磁选法收集氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子，并用己烷洗涤三次，在60℃烘箱中干燥，备用，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；
(3)制备无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体：将5g M2070加入到75mL甲醇中，再加入0.55g KH560，在45℃水浴中机械搅拌12h。取0.5g氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子分散到50mL甲醇中，加入到M2070-KH560溶液中，45℃下继续搅拌6h。将溶液冷却至室温，在蒸馏水中透析12h，除去未反应的KH560、M2070。旋蒸除去溶剂后60℃真空干燥至无溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体(氧化石墨烯/四氧化三铁含量为14％)备用。
(4)无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性水性环氧上浆剂的制备：将1g无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体和2g水性环氧树脂加入到97g水中，超声1小时，得到上浆剂；
(5)将碳纤维布裁制成80×80mm大小，置于丙酮中浸泡48h后用水彻底清洗后烘干备用。
(6)上浆：将去浆的碳纤维布浸泡在上浆剂中1min，用辊轮挤压后放入真空烘箱中60℃干燥12h。
(7)取六层碳纤维布铺好放入模具中，将排除气泡后的环氧树脂和固化剂三乙烯四胺(质量比为100:12.8)在真空下注入模具中，100℃下固化2h，120℃下固化2h，得到复合材料。
将实施例1得到的复合材料进行测试，测得的复合材料热导率、弯曲强度和层间剪切强度分别为1.840W/mK，1045.3MPa和57.24MPa。
实施例2
(1)制备四氧化三铁纳米粒子：将1.08g的六水合氯化铁和0.4g的四水合氯化亚铁加入到20mL蒸馏水中，在80℃水浴中加热，氮气保护下搅拌至溶解。加入15mL氨水继续搅拌1h。用磁选法收集四氧化三铁纳米粒子，并用清水洗涤至中性，50℃下干燥，研磨备用，得到四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子：将0.5g的氧化石墨烯加入到40mL N’,N-二甲基甲酰胺中，室温下超声脱皮2h。在60mL三氯甲烷中加入0.4g的四氧化三铁纳米粒子，将此溶液加入到氧化石墨烯溶液中，超声3h。用磁选法收集氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子，并用己烷洗涤三次，在60℃烘箱中干燥，备用，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；
(3)制备无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体：将5g M2070加入到75mL甲醇中，再加入0.55g KH560，在45℃水浴中机械搅拌12h。取0.5g氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子分散到50mL甲醇中，加入到M2070-KH560溶液中，45℃下继续搅拌6h。将溶液冷却至室温，在蒸馏水中透析12h，除去未反应的KH560、M2070。旋蒸除去溶剂后60℃真空干燥至无溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体(氧化石墨烯/四氧化三铁含量为14％)备用。
(4)无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性水性环氧上浆剂的制备：将2.5g无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体和2g水性环氧树脂加入到95.5g水中，超声1h，得到上浆剂；
(5)将碳纤维布裁制成80×80mm大小，置于丙酮中浸泡48h后用水彻底清洗后烘干备用。
(6)上浆：将去浆的碳纤维布浸泡在上浆剂中1min，用辊轮挤压后放入真空烘箱中60℃干燥12h。
(7)取六层碳纤维布铺好放入模具中，将排除气泡后的环氧树脂和固化剂三乙烯四胺(质量比为100:12.8)在真空下注入模具中，100℃下固化2h，120℃下固化2h，得到复合材料。
将实施例2得到的复合材料进行测试，测得的复合材料热导率、弯曲强度和层间剪切强度分别为3.099W/mK，1161.1MPa和64.01MPa。
图4为本发明实施例2中步骤(3)制备的无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维的SEM图，可看出无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体均匀且连续的包覆在碳纤维表面，且增加了碳纤维表面的粗糙度。
图5为对比例1、3及本发明实施例2中制备的无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维复合材料热导率图，图5说明无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆后复合材料的热导率显著提高。
图6为对比例1、3及本发明实施例2中制备的无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆的碳纤维复合材料弯曲强度图和层间剪切强度图，图6说明无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂涂覆后复合材料的弯曲强度和层间剪切强度明显提高。
实施例3
(1)制备四氧化三铁纳米粒子：将1.08g的六水合氯化铁和0.4g的四水合氯化亚铁加入到20mL蒸馏水中，在80℃水浴中加热，氮气保护下搅拌至溶解。加入15mL氨水继续搅拌1h。用磁选法收集四氧化三铁纳米粒子，并用清水洗涤至中性，50℃下干燥，研磨备用，得到四氧化三铁纳米粒子；
(2)制备氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子：将0.5g的氧化石墨烯加入到40mL N’,N-二甲基甲酰胺中，室温下超声脱皮2h。在60mL三氯甲烷中加入0.4g的四氧化三铁纳米粒子，将此溶液加入到氧化石墨烯溶液中，超声3h。用磁选法收集氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子，并用己烷洗涤三次，在60℃烘箱中干燥，备用，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；
(3)制备无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体：将5g M2070加入到75mL甲醇中，再加入0.55g KH560，在45℃水浴中机械搅拌12h。取0.5g氧化石墨烯/四氧化三铁纳米粒子分散到50mL甲醇中，加入到M2070-KH560溶液中，45℃下继续搅拌6h。将溶液冷却至室温，在蒸馏水中透析12h，除去未反应的KH560、M2070。旋蒸除去溶剂后60℃真空干燥至无溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体(氧化石墨烯/四氧化三铁含量为14％)备用。
(4)无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性水性环氧上浆剂的制备：将4g无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体和2g水性环氧树脂加入到94g水中，超声1小时，得到上浆剂；
(5)将碳纤维布裁制成80×80mm大小，置于丙酮中浸泡48h后用水彻底清洗后烘干备用。
(6)上浆：将去浆的碳纤维布浸泡在上浆剂中1min，用辊轮挤压后放入真空烘箱中60℃干燥12h。
(7)取六层碳纤维布铺好放入模具中，将排除气泡后的环氧树脂和固化剂三乙烯四胺(质量比为100:12.8)在真空下注入模具中，100℃下固化2h，120℃下固化2h，得到复合材料。
将实施例3得到的复合材料进行测试，测得的复合材料热导率、弯曲强度和层间剪切强度分别为1.711W/mK，938.7MPa和55.94MPa。
从对比例1-3和实施例1-3的热导率和力学性能数据可以看出，本发明的上浆剂选用无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体，可以显著的改善材料的导热率，且随着无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体含量增多，使碳纤维表面纳米粒子连成导热通路，导热率越来越高。但随着含量的进一步增多，使碳纤维更加光滑，与环氧基体结合变差，从而导致复合材料的导热率又降低，但仍然高于对比例1～3。同时，本发明的复合材料具有良好的界面结合性能。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (6)
1.一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂的制备方法，其特征在于，该方法包括：
步骤一：用六水合三氯化铁、四水合氯化亚铁、氨水制备纳米级四氧化三铁颗粒；
步骤二：将步骤一得到的纳米级四氧化三铁颗粒超声沉积到氧化石墨烯表面，得到氧化石墨烯/四氧化三铁；
步骤三：以步骤二得到的氧化石墨烯/四氧化三铁为核，接枝硅烷偶联剂-聚醚氨有机长链为壳，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体；
步骤四：将步骤三得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂混合并以水为溶剂，得到无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂；
所述步骤三中硅烷偶联剂和聚醚氨摩尔比为1：1；
所述的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；
所述的聚醚氨为聚醚氨M2070；
所述步骤四中无溶剂氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体与水性环氧树脂质量比为1.25：1。
2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中六水合三氯化铁和四水合氯化亚铁摩尔比为2：1。
3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中的硅烷偶联剂-聚醚氨是先将硅烷偶联剂和聚醚氨在45~50 ℃下反应12~14小时后得到的。
4.一种如权利要求1所述的制备方法得到的氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
5.一种碳纤维环氧复合材料，其特征在于，包括权利要求4所述的氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂。
6.根据权利要求5所述的一种碳纤维环氧复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
步骤一：将碳纤维去浆，得到去浆后的碳纤维；
步骤二：将步骤一得到的去浆后的碳纤维浸泡在氧化石墨烯/四氧化三铁纳米流体改性的水性环氧上浆剂中，然后加入环氧树脂和固化剂进行固化，得到碳纤维环氧复合材料。
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