本发明属于热固性树脂技术领域，特别是涉及一种苯并噁嗪树脂基复合材料及其制备方法。
背景技术：
苯并噁嗪是一种由酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的六元杂环化合物，作为一种新型的热固性树脂，它与传统的酚醛、不饱和聚酯等热固性树脂固化过程不同，其固化过程不需固化剂或催化剂，其既克服了传统酚醛树脂固化时释放小分子和使用酸碱类催化剂易腐蚀设备的问题，又保持了良好的力学性能、绝缘性能及一定的阻燃性能，且分子结构设计灵活，可根据需求与其它单体共聚、聚合物共混或纤维复合进行各类改性。因此，苯并噁嗪树脂广泛应用于复合材料基体树脂、电绝缘材料、阻燃材料、电子封装材料和无溶剂浸渍漆等领域；但由于苯并噁嗪树脂具有脆性大的缺点，从而限制了其应用领域。
纤维可以有效地提高复合材料的力学性能，复合材料的力学性能主要取决于纤维与树脂间的粘接力，因此可以通过增加界面的粘接强度提高复合材料的力学性能。然而，由于碳纤维表面轻基、羰基等极性基团的含量较少，不利于碳纤维与基体树脂的粘接，使得碳纤维与苯并噁嗪苯并唔嗓树脂之间具有较差的粘结性，目前关于偶联剂对纤维增强复合材料的改性研究主要集中在玻纤、天然纤维，对碳纤维相关改性研究报道较少。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种苯并噁嗪树脂基复合材料，以增强其综合力学性能，尤其是增强其韧性；本发明还提供了所述苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，通过等离子体处理并通过硅烷偶联剂对碳纤维表面进行改性，提高碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料界面粘结性能，从而提高苯并噁嗪树脂基复合材料的力学性能。
本发明采用的技术方案是：
一种苯并噁嗪树脂基复合材料，由如下重量份的组分组成：碳纤维6-15份、硅烷偶联剂0.5-1.0份和苯并噁嗪树脂80-100份。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料，其中，由如下重量份的组分组成：碳纤维6份、硅烷偶联剂1.0份和苯并噁嗪树脂80份。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料，其中，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料，其中，所述苯并噁嗪树脂为双酚型苯并噁嗪树脂或双胺型苯并噁嗪树脂。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将所述碳纤维置于丙酮中浸泡24-30h以去除所述碳纤维表面上浆剂，放入80-95℃鼓风干燥箱中干燥3-4h，然后采用射频等离子体对所述碳纤维的表面进行等离子体处理，氧气流量为：8-9sccm；
（2）将所述硅烷偶联剂加入到95%无水乙醇溶液中，搅拌均匀，得到浓度为1.2-1.5wt%的硅烷偶联剂改性液；
（3）将步骤（1）中等离子体处理的所述碳纤维置于步骤（2）中得到的所述硅烷偶联剂改性液中升温至40-60℃，磁力搅拌反应60-90min，然后将处理后的所述碳纤维放入鼓风干燥箱中在80-90℃条件下干燥2-3h；
（4）将所述苯并噁嗪树脂溶于丙酮中，配制成浓度为35-40wt%的胶液，加入步骤（3）中改性后的所述碳纤维，采用缠绕成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料预浸料，后采用模压成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，其中，步骤（1）中等离子体处理功率为100-120w，处理时间为50-60min。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，其中，步骤（2）中硅烷偶联剂改性液的浓度为1.2wt%。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，其中，步骤（3）中升温至40℃，磁力搅拌反应60min。
本发明有益效果：
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料，具有良好的热稳定性、力学性能、工艺性，尤其具有优异的韧性。
本发明所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，经等离子体处理后，碳纤维表面的粗糙度和活性含氧官能团的含量增加，增加了碳纤维与树脂之间的结合性能；再进行偶联剂接枝处理，并通过实验条件的优化，碳纤维表面的活性含氧官能团的含量显著增加，表面的浸润性得到改善，改善了复合材料界面结合性能，从而，显著提高该复合材料的层间剪切强度和弯曲强度。
具体实施方式
实施例1
一种苯并噁嗪树脂基复合材料，由如下重量份的组分组成：碳纤维6份、硅烷偶联剂1.0份和苯并噁嗪树脂80份，所述碳纤维为t700，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述苯并噁嗪树脂为双酚型苯并噁嗪树脂。
本实施例所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将碳纤维置于丙酮中浸泡24h以去除碳纤维表面上浆剂，放入80℃鼓风干燥箱中干燥3h，然后采用射频等离子体对所述碳纤维的表面进行等离子体处理，等离子体处理功率为100w，处理时间为50min，氧气流量为：8sccm（标准毫升/分钟）；
（2）将所述硅烷偶联剂加入到95%无水乙醇溶液中，搅拌均匀，得到浓度为1.2wt%的硅烷偶联剂改性液；
（3）将步骤（1）中等离子体处理的碳纤维置于步骤（2）中得到的所述硅烷偶联剂改性液中升温至40℃，磁力搅拌反应60min，然后将处理后的所述碳纤维放入鼓风干燥箱中在80℃条件下干燥2h；
（4）将所述苯并噁嗪树脂溶于丙酮中，配制成浓度为35wt%的胶液，加入步骤（3）中改性后的所述碳纤维，采用缠绕成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料预浸料，后采用模压成型工艺制备碳纤维-噁嗪苯并树脂基复合材料。
将本实施例制备的复合材料按照gb3357-82和gb3356-82的规定裁剪成标准试样，在万能材料试验机上测试复合材料的层间剪切强度和弯曲强度。经测试，该复合材料的层间剪切强度和弯曲强度分别为65.2mpa和1392.0mpa。
实施例2
一种苯并噁嗪树脂基复合材料，由如下重量份的组分组成：碳纤维10份、硅烷偶联剂0.5份和苯并噁嗪树脂90份，所述碳纤维为t700，所述硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述苯并噁嗪树脂为双胺型苯并噁嗪树脂。
本实施例所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将碳纤维置于丙酮中浸泡24h以去除碳纤维表面上浆剂，放入90℃鼓风干燥箱中干燥3h，然后采用射频等离子体对所述碳纤维的表面进行等离子体处理，等离子体处理功率为100w，处理时间为60min，氧气流量为：9sccm（标准毫升/分钟）；
（2）将所述硅烷偶联剂加入到95%无水乙醇溶液中，搅拌均匀，得到浓度为1.2wt%的硅烷偶联剂改性液；
（3）将步骤（1）中等离子体处理的碳纤维置于步骤（2）中得到的所述硅烷偶联剂改性液中升温至50℃，磁力搅拌反应60min，然后将处理后的所述碳纤维放入鼓风干燥箱中在90℃条件下干燥2h；
（4）将所述苯并噁嗪树脂溶于丙酮中，配制成浓度为35wt%的胶液，加入步骤（3）中改性后的所述碳纤维，采用缠绕成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料预浸料，后采用模压成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料。
经测试，本实施例制备的复合材料的层间剪切强度和弯曲强度分别为61.7mpa和1293.1mpa，测试方法同实施例1。
实施例3
一种苯并噁嗪树脂基复合材料，由如下重量份的组分组成：碳纤维15份、硅烷偶联剂1.0份和苯并噁嗪树脂100份，所述碳纤维为t700，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，所述苯并噁嗪树脂为双酚型苯并噁嗪树脂。
本实施例所述的苯并噁嗪树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按配比准备原料，将碳纤维置于丙酮中浸泡30h以去除碳纤维表面上浆剂，放入95℃鼓风干燥箱中干燥4h，然后采用射频等离子体对所述碳纤维的表面进行等离子体处理，等离子体处理功率为120w，处理时间为50min，氧气流量为：8sccm（标准毫升/分钟）；
（2）将所述硅烷偶联剂加入到95%无水乙醇溶液中，搅拌均匀，得到浓度为1.5wt%的硅烷偶联剂改性液；
（3）将步骤（1）中等离子体处理的碳纤维置于步骤（2）中得到的所述硅烷偶联剂改性液中升温至60℃，磁力搅拌反应90min，然后将处理后的所述碳纤维放入鼓风干燥箱中在90℃条件下干燥3h；
（4）将所述苯并噁嗪树脂溶于丙酮中，配制成浓度为40wt%的胶液，加入步骤（3）中改性后的所述碳纤维，采用缠绕成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料预浸料，后采用模压成型工艺制备碳纤维-苯并噁嗪树脂基复合材料。
经测试，本实施例制备的复合材料的层间剪切强度和弯曲强度分别为61.2mpa和1259.2mpa，测试方法同实施例1。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。