专利盒子（免费专利信息公众查询平台）移动版

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法。背景技术：1、玄武岩纤维因其绿色环保、价格低廉及使用温度范围广等优点逐渐代替碳纤维及玻璃纤维作为增强体，并且制成的复合材料被广泛应用于航空、航天、建筑、化工、医学、电子、农业等军工和民用领域。2、由于在制备玄武岩纤维的过程中，纤维冷却会受到表面张力和体积收缩的影响，使玄武岩纤维表面光滑、化学性质稳定、活性基团少，不易于与基体树脂浸渍，最终影响复合材料的整体性能。目前已经开发了多种对纤维进行界面改性的方法以提高纤维与树脂基体的界面性能，如等离子体法、硅烷偶联剂法、表面沉积法、化学接枝法和上浆涂覆法等，其中通过使用上浆涂覆法对纤维进行改性被认为是一种有效的方法，而且不会损伤纤维的强度。但商用的环氧类上浆剂，因其热稳定性较差，在以高性能热塑性树脂为基体的复合材料中效果不好，因此需要开发出适用于以高性能热塑性树脂为基体的复合材料并且在高温加工条件下仍能保持良好性能的上浆剂。技术实现思路1、本发明的目的是解决现有方法制备的玄武岩纤维增强热塑性树脂聚醚砜复合材料的界面结合强度低及热稳定性差的问题，而提供一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法。2、本发明在玄武岩纤维表面构筑有机-无机多级次网络结构，提供了一种简单高效无损伤增强玄武岩纤维/聚醚砜复合材料界面性能的新方法。3、一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，具体是按以下步骤完成的：4、一、玄武岩纤维的抽提处理：5、以丙酮为溶剂，在索氏提取器中对玄武岩纤维布进行抽提，去除玄武岩纤维布的涂层和杂质，再干燥，得到抽提处理后的玄武岩纤维；6、二、合成氨基化聚醚砜：7、①、将浓硝酸和浓硫酸混合均匀，冷却至室温，再加入聚醚砜，升温至65℃～70℃下反应一段时间，得到反应产物；将反应产物清洗至ph值为7，再干燥，得到硝基化聚醚砜；8、②、将硝基化聚醚砜和连二亚硫酸钠加入到dmf中，得到混合物；将混合物加热至120℃并在氮气氛中回流7h～8h，趁热过滤溶液，将滤液冷却至室温后在酸化的甲醇中沉淀，得到沉淀物；用水洗涤沉淀物并干燥，得到氨基化聚醚砜；9、三、碳纳米管的酸化处理：10、将碳纳米管加入到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中超声分散一段时间，再在100℃下反应一段时间，得到反应后的混合溶液；以去离子水为溶剂，将反应后的混合溶液离心清洗至ph为7，冷冻干燥一段时间，再研磨过筛，得到羧基化的碳纳米管；11、四、玄武岩纤维上浆处理：12、①、将氨基化聚醚砜溶于dmf中，得到氨基化聚醚砜上浆剂溶液；13、②、将羧基化的碳纳米管加入到氨基化聚醚砜上浆剂溶液中超声分散20min～30min，得到含有羧基化的碳纳米管的上浆剂溶液；14、③、将抽提处理后的玄武岩纤维加入到含有羧基化的碳纳米管的上浆剂溶液中一段时间，再干燥，得到界面处构筑有机-无机多级次结构的玄武岩纤维/聚醚砜复合材料，即完成一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法。15、本发明的原理：16、本发明通过上浆涂覆法在玄武岩纤维和聚醚砜树脂基体的界面处引入氨基化聚醚砜和酸化碳纳米管，在界面处形成多级次网络结构，氨基化聚醚砜与聚醚砜树脂基体结构相似，可有效提高界面相交联密度、限制聚合物链运动，且酸化碳纳米管作为无机粒子可在界面处会改变裂纹扩展路径，分散应力，从而可更好提高界面性能和复合材料的整体性能。17、本发明的优点：18、本发明通过物理涂覆法在玄武岩纤维/聚醚砜复合材料的界面处构筑有机-无机多级次结构，通过氨基化聚醚砜和酸化碳纳米管之间的π-π共轭作用、氢键作用及少部分的化学键作用，氨基化聚醚砜与玄武岩纤维和聚醚砜树脂基体之间的氢键作用，酸化碳纳米管对聚醚砜树脂基体的机械啮合作用，协同增强玄武岩纤维/聚醚砜树脂复合材料的界面性能，并且本方法具有简单高效的优势，对纤维强度无损伤，适用于规模化应用。技术特征：1.一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于所述方法具体是按以下步骤完成的：2.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤一中将玄武岩纤维布置于索氏提取器中，以丙酮为溶剂，在丙酮沸点温度以上使丙酮不断蒸发并在索氏提取器中冷凝，抽提60h～72h，去除玄武岩纤维布的涂层和杂质，最后将玄武岩纤维取出，置于80℃的烘箱中干燥10h～12h，得到抽提处理后的玄武岩纤维。3.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤一①中将质量分数为65％的浓硝酸和质量分数为98％的浓硫酸混合均匀，冷却至室温，再加入聚醚砜，升温至65℃～70℃下反应5h～7h，得到反应产物；将反应产物清洗至ph值为7，再在70℃～80℃下干燥，得到硝基化聚醚砜。4.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤一①中所述的浓硝酸、浓硫酸和聚醚砜的质量体积比为80ml:20ml:(5g～7g)。5.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤一②中所述的酸化的甲醇的制备方法具体如下：在200ml甲醇中加入1ml质量分数为37％的盐酸，得到酸化的甲醇溶液。6.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤一②中所述的硝基化聚醚砜、连二亚硫酸钠和dmf的质量比为(5g～7g):(6g～8g):100ml；步骤一②中用水洗涤沉淀物3次～5次并在70℃～80℃下干燥，得到氨基化聚醚砜。7.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤三中所述的碳纳米管的质量与浓硫酸和浓硝酸的混合溶液的体积比为(2g～4g):500ml；所述的浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中浓硫酸与浓硝酸的体积比为1:3，浓硫酸的质量分数为98％，浓硝酸的质量分数为65％。8.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤三中将碳纳米管加入到浓硫酸和浓硝酸的混合溶液中超声分散10min～20min，再在100℃下反应6h～8h，得到反应后的混合溶液；步骤三中冷冻干燥的时间为20h～24h，冷冻干燥的温度为-41℃～-39℃。9.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤四①中所述的氨基化聚醚砜上浆剂溶液的质量分数为1％～5％；步骤四②中所述的羧基化的碳纳米管的质量与氨基化聚醚砜上浆剂溶液的体积比为(0.05g～2g):100ml。10.根据权利要求1所述的一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，其特征在于步骤四③中所述的抽提处理后的玄武岩纤维的质量与含有羧基化的碳纳米管的上浆剂溶液的体积比为28g:100ml；步骤四③中将抽提处理后的玄武岩纤维加入到含有羧基化的碳纳米管的上浆剂溶液中15min～30min；步骤四③所述的干燥的温度为150℃，干燥的时间为10h～15h。技术总结一种改善玄武岩纤维增强热塑性树脂基复合材料界面性能的方法，它属于复合材料领域。本发明的目的是解决现有方法制备的玄武岩纤维增强热塑性树脂聚醚砜复合材料的界面结合强度低及热稳定性差的问题。方法：一、玄武岩纤维的抽提处理；二、合成氨基化聚醚砜；三、碳纳米管的酸化处理；四、玄武岩纤维上浆处理。本发明通过上浆涂覆法在玄武岩纤维和聚醚砜树脂基体的界面处引入氨基化聚醚砜和酸化碳纳米管，在界面处形成多级次网络结构，氨基化聚醚砜与聚醚砜树脂基体结构相似，可有效提高界面相交联密度、限制聚合物链运动，且酸化碳纳米管作为无机粒子可在界面处会改变裂纹扩展路径，分散应力，从而可更好提高界面性能和复合材料的整体性能。技术研发人员：马丽春,李莉,岳育杰,朱莹莹,江峰,王琪,宋国君受保护的技术使用者：青岛大学技术研发日：技术公布日：2024/8/13