一種用于運(yùn)動器材的新型環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂材料，特別是涉及一種環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料的制備方 法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及人們的生活水平不斷提高，越來越多的現(xiàn)代人走進(jìn)各類運(yùn)動 場所放松身心，而現(xiàn)代競技體育的發(fā)展要求人們在科學(xué)訓(xùn)練的同時，還要重視對體育器材 的改進(jìn)與研制。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、可設(shè)計自由度大、易加工成型等特點(diǎn)，在 體育器材方面獲得了廣泛的應(yīng)用。目前復(fù)合材料里有一大類是環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料，其 粘結(jié)強(qiáng)度、內(nèi)聚強(qiáng)度較高，耐腐蝕性、介電性能較好，不過也存在一定的缺陷：抗沖擊能力、 強(qiáng)度不佳，脆性較大，易開裂，限制了其應(yīng)用范圍。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于運(yùn)動器材的新型環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材 料的制備方法，制備出的復(fù)合材料具有較好的抗沖擊性能、斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng) 度，能滿足運(yùn)動器材在力學(xué)性能方面的要求。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0006] 一種用于運(yùn)動器材的環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)將體積比為3:1的濃硫酸和濃硝酸混合均勻后得到混酸，將碳納米管溶于該 混酸中并攪拌均勻，室溫下超聲分散40分鐘后水浴攪拌4小時，冷卻至室溫后用蒸餾水稀 釋，用濾膜過濾至濾液呈中性，得到酸化碳納米管，將酸化碳納米管與乙二胺混合攪拌均 勻，在100°C下加熱回流40小時后用無水乙醇洗滌產(chǎn)物，過濾、烘干、粉碎后得到改性碳納 米管；
[0008] (2)將環(huán)氧樹脂預(yù)熱后與固化劑混合攪拌均勾，加入石墨微片和步驟⑴得到的 改性碳納米管后一起移至磁力攪拌器中混合攪拌50分鐘，加入加速劑繼續(xù)攪拌20分鐘，得 到混合料；
[0009] (3)將步驟（2)得到的混合料倒入裝有脫模劑的模具里，將改模具置于烤箱內(nèi)進(jìn) 行加熱固化，得到用于運(yùn)動器材的環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料。
[0010] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（1)中，碳納米管的管徑為6nm，長度為40ym。
[0011] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（1)中，濾膜的濾孔的孔徑為0.4ym。
[0012] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（1)中，酸化碳納米管、乙二胺的重量比為1:160。
[0013] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（2)中，環(huán)氧樹脂、改性碳納米管、固化劑、加速劑、石墨 微片的重量比為 100: (〇? 5-1) : (85-90) : (1-1. 5) : (1-3)。
[0014] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（2)中，環(huán)氧樹脂為E-51環(huán)氧樹脂或E-44環(huán)氧樹脂或 DEGBA環(huán)氧樹脂。
[0015] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（2)中，固化劑為甲基四氫苯酐或甲基六氫苯酐或DDM。
[0016] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（2)中，石墨微片的厚度為200nm。
[0017] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（2)中，加速劑為2 -乙基一 4 一甲基咪唑或DMP。
[0018] 優(yōu)選地，本發(fā)明所述步驟（3)中，加熱固化時先在70°C下預(yù)熱1小時，再在140°C 下固化2小時。
[0019] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0020] 經(jīng)過乙二胺改性后的碳納米管引入了氨基基團(tuán)，與環(huán)氧樹脂基團(tuán)的化學(xué)鍵的結(jié)合 力較強(qiáng)，因此改性碳納米管可均勻分散于環(huán)氧樹脂基體中并與其形成較強(qiáng)的界面結(jié)合，從 而提高了復(fù)合材料的抗沖擊性能、斷裂伸長率、拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度等力學(xué)性能；石墨微片 具有高強(qiáng)度、高剛性，其結(jié)構(gòu)是有序的層狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)過磁力攪拌加工后可均勻分散于環(huán)氧樹 脂基體中，在復(fù)合材料受到外界載荷時，石墨微片可承載載荷，從而提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、 抗沖擊性能。
【具體實(shí)施方式】：
[0021] 下面將結(jié)合具體實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明，在此本發(fā)明的示意性實(shí)施例以及說明 用來解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0022] 實(shí)施例1
[0023] 一種用于運(yùn)動器材的環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0024] (1)將體積比為3:1的濃硫酸和濃硝酸混合均勻后得到混酸，將管徑為6nm、長度 為40ym的碳納米管溶于該混酸中并攪拌均勻，室溫下超聲分散40分鐘后水浴攪拌4小 時，冷卻至室溫后用蒸餾水稀釋，用濾孔的孔徑為0. 4ym的濾膜過濾至濾液呈中性，得到 酸化碳納米管，將重量比為1:160的酸化碳納米管與乙二胺混合攪拌均勻，在100°C下加熱 回流40小時后用無水乙醇洗滌產(chǎn)物，過濾、烘干、粉碎后得到改性碳納米管；
[0025] (2)將E-51環(huán)氧樹脂預(yù)熱后與甲基四氫苯酐混合攪拌均勾，加入厚度為200nm的 石墨微片和步驟（1)得到的改性碳納米管后一起移至磁力攪拌器中混合攪拌50分鐘，加入 2 -乙基一 4 一甲基咪唑繼續(xù)攪拌20分鐘，E-51環(huán)氧樹脂、改性碳納米管、甲基四氫苯酐、 2 -乙基一 4 一甲基咪唑、石墨微片的重量比為100:0. 5:86:1. 5:1. 5,得到混合料；
[0026] (3)將步驟（2)得到的混合料倒入裝有脫模劑的模具里，將改模具置于烤箱內(nèi)進(jìn) 行加熱固化，先在70°C下預(yù)熱1小時，再在140°C下固化2小時，得到用于運(yùn)動器材的環(huán)氧 樹脂積層復(fù)合材料。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 一種用于運(yùn)動器材的環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0029] (1)將體積比為3:1的濃硫酸和濃硝酸混合均勻后得到混酸，將管徑為6nm、長度 為40ym的碳納米管溶于該混酸中并攪拌均勻，室溫下超聲分散40分鐘后水浴攪拌4小 時，冷卻至室溫后用蒸餾水稀釋，用濾孔的孔徑為0. 4ym的濾膜過濾至濾液呈中性，得到 酸化碳納米管，將重量比為1:160的酸化碳納米管與乙二胺混合攪拌均勻，在100°C下加熱 回流40小時后用無水乙醇洗滌產(chǎn)物，過濾、烘干、粉碎后得到改性碳納米管；
[0030] ⑵將E-44環(huán)氧樹脂預(yù)熱后與甲基四氫苯酐混合攪拌均勾，加入厚度為200nm的 石墨微片和步驟（1)得到的改性碳納米管后一起移至磁力攪拌器中混合攪拌50分鐘，加入 DMP繼續(xù)攪拌20分鐘，E-44環(huán)氧樹脂、改性碳納米管、甲基四氫苯酐、DMP、石墨微片的重量 比為100:1:85:1. 4:2. 5,得到混合料；
[0031] (3)將步驟⑵得到的混合料倒入裝有脫模劑的模具里，將改模具置于烤箱內(nèi)進(jìn) 行加熱固化，先在70°C下預(yù)熱1小時，再在140°C下固化2小時，得到用于運(yùn)動器材的環(huán)氧 樹脂積層復(fù)合材料。
[0032] 實(shí)施例3
[0033] 一種用于運(yùn)動器材的環(huán)氧樹脂積層復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：
[0034] (1)將體積比為3:1的濃硫酸和濃硝酸混合均勻后得到混酸，將管徑為6nm、長度 為40ym的碳納米管溶于該混酸中并攪拌均勻，室溫下超聲分散40分鐘后水浴攪拌4小 時，冷卻至室溫后用蒸餾水稀釋，用濾孔的孔徑為0. 4ym的濾膜過濾至濾液呈中性，得到 酸化碳納米管，將重量比為1:160的酸化碳納米管與乙二胺混合攪拌均勻，在100°C下加熱 回流40小時后用無水乙醇洗滌產(chǎn)物，過濾、烘干、粉碎后得到改性碳納米管；
[0035] (2)將DEGBA環(huán)氧樹脂預(yù)熱后與DDM混合攪拌均勾，加入厚度為200nm的石墨 微片和步驟（1)得到的改性碳納米管后一起移至磁力攪拌器中混合攪拌50分鐘，加入 DMP繼續(xù)攪拌20分鐘，DEGBA環(huán)氧樹脂、改性碳納米管、DDM、DMP、石墨微片的重量比為 100:0. 6:89:1:3,得到混合料；
[0036] (3)將步驟（2)得到的混合料倒入裝有脫模劑的模具里，將改模具置于烤箱內(nèi)進(jìn) 行加熱固化，先在70°C下預(yù)熱1小時，再在140°C下固化2小時，得到用于運(yùn)動器材的環(huán)氧 樹脂積層復(fù)合材料。
[0037] 實(shí)施例4
[0038] 一種用于運(yùn)動器材的環(huán)氧樹脂