本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种改性沥青增韧的碳纤维-环氧树脂复合材料的制备方法。
背景技术：
碳纤维/环氧树脂复合材料具有优异的机械性能，被广泛应用在各个领域。由于碳纤维自身存在浸润性差等原因，在制备复合材料前应该进行表面处理。然而，环氧基体自身的性能不高以及碳纤维与环氧基体之间弱的界面结合限制着该复合材料的整体性能；对于层状的碳纤维/环氧树脂复合材料，还存在着层间性能较差的问题。
技术实现要素：
本发明主要解决的技术问题是提供一种改性沥青增韧的碳纤维-环氧树脂复合材料的制备方法，依照该工艺制备的复合材料具有良好的韧性和弯曲强度。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种改性沥青增韧的碳纤维-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a.碳纤维清洗脱胶、液相氧化与硅烷偶联剂复合改性工艺：
向1-2重量份碳纤维中1:5-10加入丙酮，超声处理1-2h后，1:5-10加入浓硝酸，在60-70℃恒温水浴5-6h，用蒸馏水清洗至ph为中性；
向0.1-0.2重量份硅烷偶联剂kh550中1:10-20加入乙醇，混合均匀，加入上述水洗后的碳纤维，超声振荡搅拌、充分混匀，静置过夜，放入100-115℃烘箱中干燥3-4h；
b.碳纳米管改性碳纤维及冷冻干燥工艺：
向0.5-1重量份羟基化碳纳米管、0.5-1重量份聚乙烯吡咯烷酮中加入去离子水，磁力搅拌1-2h、超声振荡1-2h混合均匀，得质量分数为0.5-1%的羟基化碳纳米管水溶液；
将上述水溶液通过真空浸渍的方法引入到a中所得碳纤维中，在零下15-20℃冷柜中冷冻5-6h后，在冷冻干燥机上冷冻干燥至真空度低于17-20pa，然后在氩气气氛中于450-550℃热处理40-50min，得到碳纤维/碳纳米管预制体；
c.向3-5重量份沥青中加入0.1-0.2重量份马来酸酐，搅拌下升温至140-150℃充分反应2-3h，移入160-170℃的油浴锅中，加入0.5-1重量份填料磷石膏晶须，用高剪切分散乳化机搅拌20-30min，得改性沥青；
d.复合材料的制备：
将80-90重量份环氧树脂在80-95℃下加热，加入b、c中所得物料及30-40重量份固化剂，搅拌混合均匀，放入50-60℃真空干燥箱中抽真空30-40min，去除气泡，浇注于模具中，放入140-150℃平板硫化机中加热固化2-3h，降至室温，脱模取样。
其中，步骤a中所述浓硝酸质量分数为65-68%。步骤c中所述搅拌速度为4000-5000rpm。步骤d中所述环氧树脂为e51或e44，固化剂为聚酰胺树脂651。
本发明的反应机理及有益效果如下：
通过冷冻干燥技术，把碳纳米管组装成连续、多孔的网络结构，将其引入到碳纤维增强的复合材料中，提高了复合材料的层间导电性能和弯曲强度；以马来酸酐、磷石膏晶须为沥青改性剂，马来酸酐的酸酐基团接枝到沥青分子上，在界面处发生物理咬合作用；将改性沥青与环氧树脂混合，接枝到沥青上的酸酐基团与环氧树脂发生反应，提高了两者之间的相容性，增加了两者界面的化学交联作用，提高环氧树脂的韧性。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种改性沥青增韧的碳纤维-环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a.碳纤维清洗脱胶、液相氧化与硅烷偶联剂复合改性工艺：
向2kg碳纤维中1:10加入丙酮，超声处理1h后，1:5加入浓硝酸，在60-70℃恒温水浴5h，用蒸馏水清洗至ph为中性；
向0.1kg硅烷偶联剂kh550中1:10加入乙醇，混合均匀，加入上述水洗后的碳纤维，超声振荡搅拌、充分混匀，静置过夜，放入100-115℃烘箱中干燥3h；
b.碳纳米管改性碳纤维及冷冻干燥工艺：
向0.5kg羟基化碳纳米管、0.5kg聚乙烯吡咯烷酮中加入去离子水，磁力搅拌1h、超声振荡1h混合均匀，得质量分数为1%的羟基化碳纳米管水溶液；
将上述水溶液通过真空浸渍的方法引入到a中所得碳纤维中，在零下15-20℃冷柜中冷冻5h后，在冷冻干燥机上冷冻干燥至真空度低于17-20pa，然后在氩气气氛中于450-550℃热处理45min，得到碳纤维/碳纳米管预制体；
c.向5kg沥青中加入0.1kg马来酸酐，搅拌下升温至140-150℃充分反应2h，移入160-170℃的油浴锅中，加入0.5kg填料磷石膏晶须，用高剪切分散乳化机搅拌25min，得改性沥青；
d.复合材料的制备：
将80kg环氧树脂在80-95℃下加热，加入b、c中所得物料及30kg固化剂，搅拌混合均匀，放入50-60℃真空干燥箱中抽真空35min，去除气泡，浇注于模具中，放入140-150℃平板硫化机中加热固化2h，降至室温，脱模取样。
其中，步骤a中所述浓硝酸质量分数为65%。步骤c中所述搅拌速度为4500rpm。步骤d中所述环氧树脂为e51或e44，固化剂为聚酰胺树脂651。