CN115782347A - 一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面及其制备方法，制备方法包括以下步骤：取环氧树脂加入固化剂均匀涂敷于碳纤维编织布正反面，获得碳纤维/环氧树脂复合材料；将金属筛网铺放至碳纤维/环氧树脂复合材料表面，热压固化成型，得到具有粗糙表面的碳纤维/环氧树脂复合材料基底；基底清洗、干燥备用；将环氧树脂溶于溶剂中，加入疏水无机纳米粒子和固化剂，得到疏水改性的环氧树脂体系悬浊液；将疏水改性的环氧树脂体系悬浊液通过喷涂在基底表面，固化即可。本发明不改变内部基体的性能，同时无机粒子使涂层与基体通过机械铆合方式结合，使涂层具有优异的耐磨性和疏水性。
Description
技术领域
本发明涉及超疏水表面材料技术领域，更具体的说是涉及一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面及其制备方法。
背景技术
超疏水现象起源于自然，荷叶、水黾等具有特殊的疏水性能引起了人们的广泛关注，由此提出超疏水概念并用该表面与水的静态接触角与动态滚动角对其进行定量描述，通常将与水接触角大于150°、滚动角小于10°的表面定义为超疏水表面。对此类动植物进行深入研究后发现微纳结构和低表面能物质是形成超疏水表面的必备条件，据此原理可在低表面能物质表面构建微纳粗糙结构或在微纳粗糙结构表面修饰低表面能材料制备超疏水表面。超疏水表面具有自清洁、油水分离、防腐蚀、抗结冰、减阻等功能，广泛应用于航空航天、汽车工业、海洋运输等领域。
碳纤维/环氧树脂复合材料由于具有强度大、密度小、耐腐蚀等诸多优异性能，逐渐代替传统材料，被广泛应用于各个领域，随着使用范围的不断扩大，对其性能要求进一步提升，碳纤维/环氧树脂复合材料通常以碳纤维作为增强基，将环氧树脂涂覆表面后压制成型，所用环氧树脂多为亲水质，具有一定的吸湿特性，在潮湿环境中长时间工作，大量的水汽进入基体内部会降低材料间界面结合强度，影响使用性能，作为现代航天器的主要材料，遇到极端天气，表面粘附大量水滴，在高空低温中，表面凝结大量冰层结冰，造成严重安全事故，因此，制备具有超疏水表面的碳纤维/环氧树脂复合材料对于新兴材料的发展与应用具有重要的作用。
中国专利CN102285199B公开了一种纤维增强环氧树脂基复合材料超疏水表面的制备方法，包括以下步骤：将纤维增强材料、无机物粉末、环氧树脂胶和固化剂混合组成外涂层树脂体系；另称取环氧树脂和固化剂混合，组成中间层树脂体系；将外涂层树脂体系先涂布于一成型模具中，并铺放好第一层纤维增强材料；再在其上涂布中间层树脂体系，铺放好第二层纤维增强材料；再在其上重复涂布中间层树脂体系，以此类推，得到复合材料预成型体；最后经过固化、酸浸、取出、干燥后得到纤维增强环氧树脂基复合材料超疏水表面。
中国专利CN115093593A公开了一种飞机环氧复材防冰涂层的构筑方法，向烧杯中加入纳米粒子和PTFE涂料，混合均匀，超声分散得到纳米粒子/PTFE涂料；将所述纳米粒子/PTFE涂料通过喷枪喷涂在碳纤维增强环氧树脂复合材料表面；置于常温常压下干燥固化，最终制得所述飞机环氧复材防冰涂层。
但上述方法制备工序繁多，表面结构构筑工艺复杂，所用材料成本较高，制备的超疏水表面耐磨性、耐化学性与机械稳定性较差，在复杂工况中服役寿命短，无法长期保持超疏水性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，该方法通过加入改性无机粒子与环氧树脂结合，喷涂在碳纤维/环氧树脂树脂表面，不改变内部基体的性能，赋予材料表面超疏水性，同时无机粒子使涂层与基体通过机械铆合方式结合，使涂层具有优异的耐磨性和疏水性。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取环氧树脂加入固化剂制备环氧树脂体系溶液，然后均匀涂敷于碳纤维编织布正反面，获得碳纤维/环氧树脂复合材料；
(2)将表面具有粗糙结构的金属筛网铺放至碳纤维/环氧树脂复合材料表面，热压固化成型，得到具有粗糙表面的碳纤维/环氧树脂复合材料基底，基底清洗、干燥备用；
(3)将环氧树脂溶于溶剂中，加入疏水无机纳米粒子和固化剂，得到疏水改性的环氧树脂体系悬浊液；
(4)将步骤(3)所述环氧树脂体系悬浊液通过高压喷枪喷涂在步骤(2)所述基底表面，固化后即可得到表面具有超疏水性能碳纤维/环氧树脂复合材料。
本发明通过金属筛网作为模板在碳纤维/环氧树脂复合材料基底构建粗糙结构，可有效的增大基底与环氧树脂体系悬浊液的结合力，使疏水无机粒子能牢度粘附在机体表面。
优选的，步骤(1)中环氧树脂与固化剂添加质量比为100:25～30；步骤(2)中所述环氧树脂与疏水无机纳米粒子、固化剂的添加质量比为100:20～30:25～30；步骤(1)和步骤(2)中所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，牌号为E-51；所述固化剂为改性胺，所述疏水无机纳米粒子为经聚二甲基硅氧烷处理的疏水二氧化硅纳米粒子，粒径范围为15-50纳米。
优选的，步骤(2)中所述筛网为800-1000目，表面粗糙度为12-15μm，由纵横线编织组成，3条纵向线交错缠绕一条横向线组成一个编织单元，每根线的平均直径为40-50μm，筛网厚度为140-170μm。
优选的，所述筛网表面由相邻线组成微米级空心网格，网格横向距离为7-10μm，纵向距离为90-115μm，单个空心网格的深度为40-50μm。
优选的，步骤(2)中热压固化成型工艺参数为：固化压强为0.5Mpa～0.8Mpa，固化温度80℃～120℃，固化时间为3h～6h，成型温度增长速度为2-3℃/min。
更优选的，步骤(2)中所述热压固化成型工艺为先在压强为0.5MPa，温度为80℃下压制1h，然后在0.7MPa，100℃下压制1h，最后在0.7MPa，120℃下压制1h后，保持压力不变，自然冷却至室温后得到表面具有超疏水性能碳纤维/环氧树脂复合材料。
优选的，步骤(4)中所述喷涂时喷枪与基底材料距离为15～35cm，喷涂压力为0.5～0.8Mpa，喷涂速度为15cm/s～30cm/s，喷涂次数为3～5个循环。
优选的，步骤(4)中固化温度为20℃～100℃，时间为1～20h。
优选的，步骤(2)中所述清洗为先将基底材料置于去离子水中，超声震荡清洗表面污渍后用丙酮清洗表面有机杂质，再次用去离子水清洗后置于恒温箱中干燥。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明所述的超疏水表面通过在碳纤维/环氧树脂表面制备一层超疏水复合涂层实现的，不需要对环氧树脂进行疏水改性，既保留内部基体原有的优异性能，又赋予材料超疏水性。
(2)本发明超疏水涂层引入疏水改性的无机纳米粒子，通过直接喷涂即可得到超疏水表面，制备工艺简单。
(3)本发明超疏水涂层中无机粒子的加入，既可以提高涂层的耐磨性，又通过机械铆合将涂层与基体结合，提高界面的粘附强度，使超疏水表面具有优异的机械强度、耐磨性和耐久性等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为实施例1中不同材料表面三维形貌与扫描电镜图；
图2为疏水二氧化硅纳米粒子红外光谱与扫描电镜图；
图3为对比例1制备的基底、对比样品1和实施例1制备的样品1的表面接触角与滚动角以及水滴子表面形态；
图4为实施例1制备的样品1和对比例1制备的对比样品1在摩擦后表面形貌与接触角；
图5为实施例1制备的样品1和对比例1制备的对比样品1在水流冲击后表面形貌与接触角；
图6为实施例1制备的样品1表面经过溶液腐蚀后表面形貌与接触角。
具体实施方式
下面将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
以筛网为模板制备具有粗糙结构的碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面：
制备碳纤维/环氧树脂复合材料基底：将模具置于热压机内，进行预热，模具为平面模具，分为上模与下模，材质为45#钢，厚度均为10mm，上模为一光滑平板，下模表面制有矩形凹槽，凹槽深度为1mm，尺寸为12mm×14mm，预热温度为80℃，预热时间为30min，预热完成后，使用丙酮对模具表面进行清洗，将在模具表面喷涂适量脱模剂，将碳纤维编织布(规格为T300，型号为3K平纹编织布)裁剪成模具凹槽大小，取6g双酚A型环氧树脂(牌号为E-51)置于烧杯中，加入3g固化剂改性胺(改性胺购于长沙森润新材料科技有限公司，型号SR-50)，充分搅拌后，得到环氧树脂体系溶液；用排刷将配置好的环氧树脂溶液均匀涂覆在碳纤维编织布正反面，并将清洗干燥后的金属筛网铺放至涂有树脂的碳纤维编织布表面后一起置于模具腔内，筛网材质为不锈钢，型号为800目，表面粗糙度为14.126μm，筛网由纵横钢线编织组成，3条纵向钢线交错缠绕一条横向钢线组成一个编织单元，每根不锈钢线的平均直径为49μm，筛网厚度为166.7μm，所述筛网表面由相邻不锈钢丝组成微米级空心网格，网格横向距离为9.142μm，纵向距离为112.46μm，单个空心网格的深度为46.73μm，合模后升温加压，在压强为0.5MPa，温度为80℃下压制1h，在0.7MPa，100℃下，压制1h，在0.8MPa,120℃下继续压制1h，最后保持压力不变，关闭温度，自然冷却至室温后开模即可得到表面粗糙的碳纤维/环氧树脂复合材料基底；将基底材料置于去离子水中，超声震荡清洗表面污渍后用丙酮清洗表面有机杂质，再次用去离子水清洗后用置于40℃恒温箱中干燥；
超疏水涂层的制备:取12g双酚A型环氧树脂(牌号为E-51)置于烧杯中，加入100mL丙酮，通过机械搅拌，使树脂稀释溶解成淡黄色液体后，加入3.6g经聚二甲基硅氧烷处理的二氧化硅粒子，粒径范围为15-50纳米，将烧杯置于磁力搅拌机上，在常温环境下，以100rpm转速搅拌2h后，将改性溶液置于40℃环境中，挥发多余的丙酮和气体，待其浓度适中后，加入6g固化剂改性胺，再次搅拌，得到疏水改性环氧树脂体系溶液；
使用喷枪将配制好的疏水改性环氧树脂溶液均匀的喷到具有粗糙结构的碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面，喷枪与基底材料距离为15cm，喷涂压力为0.8Mpa，喷涂速度为15cm/s，喷涂次数为3个循环，在80℃温度下固化1h得到具有机械强度大、耐磨、耐久性能良好的超疏水表面，记为样品1。
实施例2
以筛网为模板制备具有粗糙结构的碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面：
将筛网替换为材质为不锈钢，型号为1000目，表面粗糙度为12.313μm，筛网由纵横钢线编织组成，3条纵向钢线交错缠绕一条横向钢线组成一个编织单元，每根不锈钢线的平均直径为40μm，筛网厚度为142.425μm，所述筛网表面由相邻不锈钢丝组成微米级空心网格，网格横向距离为7.325μm，纵向距离为95.63μm，单个空心网格的深度为41.26μm的筛网，其余同实施例1。
实施例3
以筛网为模板制备具有粗糙结构的碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面：
将喷涂次数改为5个循环，其余同实施例1。
对比例1
在光滑基体材料表面制备超疏水表面：将模具置于热压机内，进行预热，模具为平面模具，分为上模与下模，材质为45#钢，厚度均为10mm，上模为一光滑平板，下模表面制有矩形凹槽，凹槽深度为1mm，尺寸为12mm×14mm，预热温度为80℃，预热时间为30min，预热完成后，使用丙酮对模具表面进行清洗，将在模具表面喷涂适量脱模剂，将碳纤维编织布(规格为T300，型号为3K平纹编织布)裁剪成模具凹槽大小，取6g双酚A型环氧树脂(牌号为E-51)置于烧杯中，加入3g固化剂改性胺，充分搅拌后，得到环氧树脂体系溶液；
用排刷将配置好的环氧树脂溶液均匀涂覆在碳纤维编织布正反面，并将涂有树脂的碳纤维编织布置于模具腔内，合模后升温加压，在压强为0.5MPa，温度为80℃下压制1h，在0.7MPa，100℃下，压制1h，在0.8MPa,120℃下继续压制1h，最后保持压力不变，关闭温度，自然冷却至室温后开模后得到表面光滑的碳纤维环氧树脂复合材料；将基底材料置于去离子水中，超声震荡清洗表面污渍后用丙酮清洗表面有机杂质，再次用去离子水清洗后用置于40℃恒温箱中干燥，得到具有光滑表面的碳纤维/环氧树脂复合材料基底；
超疏水涂层的制备:取12g双酚A型环氧树脂(牌号为E-51)置于烧杯中，加入100mL丙酮，通过机械搅拌，使树脂稀释溶解成淡黄色液体后，加入3.6g经聚二甲基硅氧烷处理的二氧化硅粒子，粒径范围为15-50纳米，将烧杯置于磁力搅拌机上，在常温环境下，以100rpm转速搅拌2h后，将改性溶液置于40℃环境中，挥发多余的丙酮和气体，待其浓度适中后，加入6g固化剂改性胺，再次搅拌，得到疏水改性环氧树脂体系溶液；
使用喷枪将配制好的疏水改性环氧树脂溶液均匀的喷到具有光滑表面的碳纤维/环氧树脂复合材料表面，喷枪与基底材料距离为15cm，喷涂压力为0.8Mpa，喷涂速度为15cm/s，喷涂次数为3个循环，在80℃温度下固化1h，100℃温度下固化1h后冷却，得到碳纤维/环氧树脂复合材料疏水表面，记为对比样品1。
采用以下表征方法与实验验证本发明效果。
一、样品表面三维形貌扫描，将试样固定在载玻片上，水平放置于扫描探头下方，设置扫描步长为1μm，扫描区域为20mm×20mm，扫描速度为10mm/s，得到样品表面三维形貌。
二、样品表面扫描电镜：将试样裁剪成3×3mm大小并通过导电胶带固定在电镜试样台上，并进行加压喷金处理后通过发生电子束在样品表面扫描得到不同倍数电镜图。
图1为实施例1制备过程中不同材料的三维形貌和电镜图。其中(a)为金属筛网表面三维形貌，(b)、(c)为金属筛网表面不同放大倍数电镜图，(d)为金属筛网侧面电镜图，(e)为碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面三维形貌轮廓图，(f)、(g)为碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面不同放大倍数电镜图，(h)为碳纤维/环氧树脂复合材料基底侧视图，(i)碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面三维形貌轮廓图，(j)、(k)、(l)为碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面不同放大倍数电镜图。
从图1(a)中可以看出金属筛网表面规律分布大量凸起结构和凹陷，从图1(b)、(c)中可以看出筛网表面结构由相邻钢线交替形成，从图1(d)中可以看出筛网是由一根两条纵向钢线和一条横向钢线交替编织组成，相邻钢线之间形成凹坑为三角状，网格横向距离为9.142μm，纵向距离为112.46μm，单个空心网格的深度为46.73。从图1(e)中可以看出，碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面成功复制出粗糙结构，从图1(f)、(g)中可以看出碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面的凸起结构为筛网间隙，凹陷结构为钢线压痕，从图(h)中可以看出材料表面凸起为柱状结构。从图1(i)可以看出，在喷涂疏水二氧化硅纳米粒子后碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的粗糙结构更加明显，图1(j)、(k)、(l)表明，样品1表面含有大量的球状颗粒，粒子之间相互团聚形成凸起结构，粒子间隙形成凹陷结构。
图2中(a)为疏水二氧化硅纳米粒子傅里叶红外光谱，(b)、(c)为疏水二氧化硅纳米粒子不同放大倍数电镜图。图2(a)中可以看出图中位于781cm-1的吸收谱带归因于Si-C的对称伸缩振动；位于1004cm-1吸收谱带是由于Si-O-Si的对称伸缩振动引起的；位于1252cm-1处为CH3中C-H的不对称伸缩振动；位于2962cm-1为CH3中C-H的对称伸缩振动，红外光谱中CH3的存在说明验证了改性二氧化硅粒子具有疏水性能。图2(b)、(c)可以看出疏水二氧化硅纳米粒子呈球状颗粒，粒径大约为15-65μm，粒子表面为层状叠加结构。
三、接触角与滚动角测试：使用接触角测量仪对试样表面的接触角滚动角进行测试，将样品水平固定在接触角测量仪注射器下方，设置液体体积为4μL并缓慢滴落在样品表面，测试液滴与试样表面接触时固液气三相界面夹角，测试滚动角时设置液滴体积为15μL，缓慢倾斜试样平台，测试液滴滚动时试验台倾斜角度。
图3中(a)为对比例1制备的具有光滑表面的碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面接触角与滚动角，(b)为样品1表面接触角与滚动角，(c)为对比例1制备的具有光滑表面的碳纤维/环氧树脂复合材料基底表面水滴子表面形态，(d)为样品1表面水滴子两种表面形态,(e)为d对比样品1表面接触角与滚动角。从图3(a)中可以看出碳纤维环氧树脂复合材料表面接触角为70±1°，滚动角为65±2°，表明环氧树脂具有亲水性。图3(b)显示经过压网喷涂疏水二氧化硅纳米粒子后，碳纤维环氧树脂表面达到超疏水状态，接触角与滚动角分别为为158±1°和1±0.5°。
四、表面磨损试验：通过表面抛光机对试样表面进行摩擦处理，抛光机摩擦片为1000砂纸。首先将试样紧密贴合在5N砝码底部并放置在砂纸表面，用固定架将砝码固定使其保持静止状态，旋转抛光机摩擦片，在砝码重力作用下砂纸对试样表面进行摩擦试验，摩擦片直径为200mm，试样裁剪直径为40mm，试样表面摩擦一圈有效长度为500mm。
图4(a)摩擦实验机理图，(b)、(d)为样品1摩擦后三维形貌与接触角，(c)、(e)为对比样品1摩擦后三维形貌与接触角。从图(b)、(d)可以表面压网后喷涂疏水二氧化硅纳米粒子的超疏水表面经过摩擦后依旧存在明显的峰状凸起和谷状凹陷结构，峰状结构凸起明显，顶端尖锐，水接触角为155.5°，从图(c)、(e)中可以看出，光滑表面喷涂疏水二氧化硅纳米粒子的超疏水表面经过摩擦后，试样表面峰状结构顶部尖锐部分消失，部分脱落粒子填充在试样表面凹陷结构内，使整个试样表面变得相对平坦，结构间隙变大，水接触角降低为134.9°。表明表面压制筛网后喷涂疏水二氧化硅纳米粒子制备的超疏水表面耐磨性优于直接在光滑表面喷涂疏水二氧化硅纳米粒子制备的超疏水表面。
五、机械稳定性：将试样固定在水平面上，使用喷枪对试样表面喷射高压水流。喷枪与试样表面距离为150mm，与试样表面夹角为150°，喷枪压力为0.7MPa。
图5(a)高速水流冲击试样表面示意图，(c)、(e)水流冲击样品1表面三维形貌与接触角，(d)、(f)水流冲击对比样品1表面三维形貌与接触角。从(a)、(e)中可以看出表面压网后喷涂疏水二氧化硅纳米粒子制备的超疏水表面经过水流冲击后表面粗糙结构特征明显，表面接触角为157.3°，从图(d)、(f)可以看出在直接在光滑表面上喷涂疏水二氧化硅纳米粒子制备的超疏水表面经过高速水流冲击后微结构破坏明显，水接触将降低为137.7°，由超疏水表面转变为疏水表面，表明表面压网后喷涂疏水二氧化硅纳米粒子制备的超疏水表面的机械稳定性与基底的粘合力优于直接在光滑表面上喷涂疏水二氧化硅纳米粒子制备的超疏水表面。
六、耐腐蚀试验：制备去离子水、硝酸、氢氧化钠和氯化钠溶液，将试样在溶液中浸泡时间为48h后测量表面三维形貌与接触角，溶液浓度为20wt％。
图6(a)为不同类型腐蚀溶液，(b)经过蒸馏水浸泡后样品1表面三维形貌与水接触角；(c)经过HNO3溶液浸泡后样品1表面三维形貌与水接触角；(d)经过NaOH溶液浸泡后样品1表面三维形貌与水接触角；(e)经过NaCl溶液浸泡后样品1表面三维形貌与水接触角。
从图(b)-(e)中可以看出压网后喷涂疏水二氧化硅纳米粒子构建的超疏水表面在水中浸泡后，试样表面的微纳粗糙结构特征明显，凸起结构未受到明显损坏，表面水接触角为157.4°，在酸碱盐溶液中浸泡后，与未浸泡样品相比，接触角略有下降但仍保持超疏水状态，样品1表面结构未出现明显变化，产生原因为试样表面未粘附牢固的疏水二氧化硅纳米粒子在浸泡作用下脱落，使试样表面的微结构轻微破坏，以及为区分溶液类型在溶液中添加不同色素，在后期干燥过程中少量色素沉淀在试样表面。说明在碳纤维复合材料表面喷涂疏水二氧化硅纳米粒子构建的超疏水表面具有优异的耐腐蚀性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)取环氧树脂加入固化剂制备环氧树脂体系溶液，然后均匀涂敷于碳纤维编织布正反面，获得碳纤维/环氧树脂复合材料；
(2)将表面具有粗糙结构的金属筛网铺放至碳纤维/环氧树脂复合材料表面，热压固化成型，得到具有粗糙表面的碳纤维/环氧树脂复合材料基底，基底清洗、干燥备用；
(3)将环氧树脂溶于溶剂中，加入疏水无机纳米粒子和固化剂，得到疏水改性的环氧树脂体系悬浊液；
(4)将步骤(3)所述环氧树脂体系悬浊液通过高压喷枪喷涂在步骤(2)所述基底表面，固化后即可得到表面具有超疏水性能碳纤维/环氧树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(1)中环氧树脂与固化剂添加质量比为100:25～30；步骤(2)中所述环氧树脂与疏水无机纳米粒子、固化剂的添加质量比为100:20～30:25～30；步骤(1)和步骤(2)中所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂，牌号为E-51；所述固化剂为改性胺，所述疏水无机纳米粒子为经聚二甲基硅氧烷处理的疏水二氧化硅纳米粒子，粒径范围为15-50纳米。
3.根据权利要求1所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述筛网为800-1000目，表面粗糙度为12-15μm，由纵横线编织组成，3条纵向线交错缠绕一条横向线组成一个编织单元，每根线的平均直径为40-50μm，筛网厚度为140-170μm。
4.根据权利要求3所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，所述筛网表面由相邻线组成微米级空心网格，网格横向距离为7-10μm，纵向距离为90-115μm，单个空心网格的深度为40-50μm。
5.根据权利要求1所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(2)中热压固化成型工艺参数为：固化压强为0.5Mpa～0.8Mpa，固化温度80℃～120℃，固化时间为3h～6h，成型温度增长速度为2-3℃/min。
6.根据权利要求1所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(4)中所述喷涂时喷枪与基底材料距离为15～35cm，喷涂压力为0.5～0.8Mpa，喷涂速度为15cm/s～30cm/s，喷涂次数为3～5个循环。
7.根据权利要求1所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(4)中固化温度为20℃～100℃，时间为1～20h。
8.根据权利要求1所述的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述清洗为先将基底材料置于去离子水中，超声震荡清洗表面污渍后用丙酮清洗表面有机杂质，再次用去离子水清洗后置于恒温箱中干燥。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的一种碳纤维/环氧树脂复合材料超疏水表面。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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