一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法是用石墨烯和銅納米線為無機(jī)納米填料，以石英陶瓷為聚合物基體，然后通過溶液共混法先把無機(jī)納米填料和石英陶瓷混合，再把混合好的石英陶瓷基體通過涂覆法與碳纖維復(fù)合到一起，最后通過模壓成型固化得到復(fù)合材料制品。采用二維的碳納米材料(石墨烯)與一維的金屬納米材料(銅納米線)協(xié)同改性碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基基復(fù)合材料，充分發(fā)揮二者各自優(yōu)異的導(dǎo)電性能的同時(shí)產(chǎn)生一定的協(xié)同效應(yīng)，使制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，其電導(dǎo)率由210S/cm提高到6500S/cm。
【專利說明】 一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明屬于聚合物基復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地說是涉及一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0003]碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比剛度高，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，抗疲勞斷裂性能好，耐腐蝕，結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好以及便于大面積整體成形的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和科技發(fā)展中無法代替的重要材料，如防彈頭盔、防彈服、直升飛機(jī)機(jī)翼、預(yù)警機(jī)雷達(dá)罩、各種高壓壓力容器、民用飛機(jī)直板、體育用品、各類耐高溫制品及性能優(yōu)異的輪胎簾子線等。但是由于石英陶瓷基復(fù)合材料是絕緣的，因而普通的碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料的導(dǎo)電性比較差。隨著碳纖維復(fù)合材料天然氣罐的推廣，要求碳纖維復(fù)合材料具有良好的導(dǎo)電性，從而可以有效地導(dǎo)走靜電。所以有必要進(jìn)一步提高碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明提供的一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料是用石墨烯和銅納米線為無機(jī)納米填料，以石英陶瓷為聚合物基體，然后通過溶液共混法先把無機(jī)納米填料和石英陶瓷混合，再把混合好的石英陶瓷基體通過涂覆法與碳纖維復(fù)合到一起，最后通過模壓成型固化得到復(fù)合材料制品。
[0006]本發(fā)明提供的導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料的制備方法，其步驟如下:
1)將石墨烯分散在乙醇中，配制濃度為0.01?20g/L的石墨烯乙醇溶液，然后，再用功率為300?1000W的超聲設(shè)備對(duì)所述石墨烯乙醇溶液進(jìn)行超聲處理0.5?5小時(shí)，得石墨烯乙醇溶液；
2)在步驟I)所得的石墨烯乙醇溶液中加入銅納米線和石英陶瓷使其濃度分別為
0.01?60g/L和200g/L，得到混合液，并且用磁力攪拌器攪拌混合液5?30分鐘，然后再用功率為300-1000W的超聲設(shè)備對(duì)所述混合液進(jìn)行超聲處理0.5?5小時(shí)；
3)將步驟2)經(jīng)超聲處理的混合液放入溫度為50?80攝氏度的烘箱中，烘10?48小時(shí)，再用真空泵抽出所述混合液中的乙醇溶劑，至混合液無氣泡止；
4)向步驟3)的混合液中加入化學(xué)當(dāng)量的固化劑，在室溫下磁力攪拌10?20分鐘，得到混合物，然后邊磁力攪拌邊用真空泵抽取混合物中的氣泡，至混合物中無氣泡止；
5)把步驟4)所得的混合物涂覆在碳纖維表面，然后把涂過環(huán)氧樹脂混合物的碳纖維層疊在一起，通過模壓的方法，成型固化得到復(fù)合材料制品。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)是:
采用二維的碳納米材料(石墨烯)與一維的金屬納米材料(銅納米線)協(xié)同改性碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基基復(fù)合材料，充分發(fā)揮二者各自優(yōu)異的導(dǎo)電性能的同時(shí)產(chǎn)生一定的協(xié)同效應(yīng)，使制備的復(fù)合材料具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，其電導(dǎo)率由210S/cm提高到6500S/cm。

【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例1
1)將石墨烯分散在乙醇中，配制濃度為0.2g/L的石墨烯乙醇溶液，然后，再用功率為300-1000W的超聲設(shè)備對(duì)所述石墨烯乙醇溶液進(jìn)行超聲處理I小時(shí)，得石墨烯乙醇溶液；
2)在步驟I)所得的石墨烯乙醇溶液中加入銅納米線和石英陶瓷使其濃度分別為6g/L和20g/L，得到混合液，并且用磁力攪拌器攪拌混合液10分鐘，然后再用功率為400W的超聲設(shè)備對(duì)所述混合液進(jìn)行超聲處理I小時(shí)；
3)將步驟2)經(jīng)超聲處理的混合液放入溫度為50攝氏度的烘箱中，烘12小時(shí)，再用真空泵抽出所述混合液中的乙醇溶劑，至混合液無氣泡止；
4)向步驟3)的混合液中加入化學(xué)當(dāng)量的固化劑，在室溫下磁力攪拌10分鐘，得到混合物，然后邊磁力攪拌邊用真空泵抽取混合物中的氣泡，至混合物中無氣泡止；
5)把步驟4)所得的混合物涂覆在碳纖維表面，然后把涂過環(huán)氧樹脂混合物的碳纖維層疊在一起，通過模壓的方法，成型固化得到復(fù)合材料制品。
[0009]實(shí)施例2
1)將石墨烯分散在乙醇中，配制濃度為10g/L的石墨烯乙醇溶液，然后，再用功率為500W的超聲設(shè)備對(duì)所述石墨烯乙醇溶液進(jìn)行超聲處理2小時(shí)，得石墨烯乙醇溶液；
2)在步驟I)所得的石墨烯乙醇溶液中加入銅納米線和石英陶瓷使其濃度分別為30g/L和100g/L，得到混合液，并且用磁力攪拌器攪拌混合液15分鐘，然后再用功率為500W的超聲設(shè)備對(duì)所述混合液進(jìn)行超聲處理2小時(shí)；
3)將步驟2)經(jīng)超聲處理的混合液放入溫度為60攝氏度的烘箱中，烘24小時(shí)，再用真空泵抽出所述混合液中的乙醇溶劑，至混合液無氣泡止；
4)向步驟3)的混合液中加入化學(xué)當(dāng)量的固化劑，在室溫下磁力攪拌12分鐘，得到混合物，然后邊磁力攪拌邊用真空泵抽取混合物中的氣泡，至混合物中無氣泡止；
5)把步驟4)所得的混合物涂覆在碳纖維表面，然后把涂過環(huán)氧樹脂混合物的碳纖維層疊在一起，通過模壓的方法，成型固化得到復(fù)合材料制品。
[0010]實(shí)施例3
1)將石墨烯分散在乙醇中，配制濃度為20g/L的石墨烯乙醇溶液，然后，再用功率為100ff的超聲設(shè)備對(duì)所述石墨烯乙醇溶液進(jìn)行超聲處理5小時(shí)，得石墨烯乙醇溶液；
2)在步驟I)所得的石墨烯乙醇溶液中加入銅納米線和石英陶瓷使其濃度分別為60g/L和200g/L，得到混合液，并且用磁力攪拌器攪拌混合液30分鐘，然后再用功率為300W的超聲設(shè)備對(duì)所述混合液進(jìn)行超聲處理2.5小時(shí)；
3)將步驟2)經(jīng)超聲處理的混合液放入溫度為65攝氏度的烘箱中，烘32小時(shí)，再用真空泵抽出所述混合液中的乙醇溶劑，至混合液無氣泡止；
4)向步驟3)的混合液中加入化學(xué)當(dāng)量的固化劑，在室溫下磁力攪拌15分鐘，得到混合物，然后邊磁力攪拌邊用真空泵抽取混合物中的氣泡，至混合物中無氣泡止；
5)把步驟4)所得的混合物涂覆在碳纖維表面，然后把涂過環(huán)氧樹脂混合物的碳纖維層疊在一起，通過模壓的方法，成型固化得到復(fù)合材料制品。
【權(quán)利要求】
1.一種導(dǎo)電碳纖維增強(qiáng)石英陶瓷基復(fù)合材料及其制備方法，其特征在于是用石墨烯和銅納米線為無機(jī)納米填料，以石英陶瓷為聚合物基體，然后通過溶液共混法先把無機(jī)納米填料和石英陶瓷混合，再把混合好的石英陶瓷基體通過涂覆法與碳纖維復(fù)合到一起，最后通過模壓成型固化得到復(fù)合材料制品。
【文檔編號(hào)】C04B14/38GK104230212SQ201410451183
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月6日
【發(fā)明者】徐祝方 申請(qǐng)人:丹陽丹金汽車部件有限公司