本发明属于眼镜架技术领域，具体涉及一种聚醚砜-丁腈橡胶-碳纤维增强增韧的树脂眼镜架的制备方法。
背景技术：
醋酸纤维素是一种具有良好生物相容性、可降解性能、易成型加工纤维素衍生物之一，广泛应用于烟嘴过滤、纺织服装、医用等领域，并常用来替代纤维素材料应用于静电纺丝领域。近年来，人类生活水平逐渐提高，人们对生活品质也提出了更高的要求，越来越重视卫生与健康，各类抗菌制品，如：抗菌性日用品、医疗卫生用品和纺织品等，逐步成为人们研究的焦点。
环氧树脂是最重要的热固性树脂之一。高性能纤维增强环氧树脂基复合材料因为具有高的比强度、比模量，在航空航天、陆上交通、机械等领域得到广泛应用，但韧性差是其发展瓶颈。因此，设计和制备高韧性环氧树脂基体一直是先进复合材料的研究热点。目前几种常用的改性方法是在环氧树脂中加入橡胶弹性体或在交联网络中加入柔性链段，这种方法在提高韧性的同时也会降低树脂基体的强度、模量和耐热性能。采用高模量、高韧性和热稳定性佳的热塑性聚合物如聚醚砜，作为增韧相来改性环氧树脂体系，有望成为新的有效途径。
技术实现要素：
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种聚醚砜-丁腈橡胶-碳纤维增强增韧的树脂眼镜架的制备方法，依照该方法制作的树脂眼镜架具有良好的韧性和强度、并且抗菌，使用安全，寿命长。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种聚醚砜-丁腈橡胶-碳纤维增强增韧的树脂眼镜架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）醋酸纤维素的抗菌改性：
将55-60份丙酮、30-35份二甲基乙酰胺、10-15份醋酸混合均匀得溶剂，向其中加入10-12份醋酸纤维素、改性纳米二氧化钛、0.3-0.4份硝酸银，搅拌溶解，超声10-15min后静电纺丝，将所得静电纺纤维在60-65℃下真空干燥20-24h，放在紫外光下照射2-3h，制得抗菌改性的复合纳米纤维；
（2）聚醚砜增韧改性环氧树脂体系的制备：
将烘干好的环氧树脂e51和聚醚砜在115-125℃的油浴中加热搅拌30-35min，加入20-30份固化剂detd，搅拌均匀，得到聚醚砜增韧改性的环氧树脂体系；
（3）液态丁腈橡胶-纳米二氧化硅复配增韧环氧树脂预聚体：
向90-100份环氧树脂e44中加入18-20份液态丁腈橡胶，在55-60℃下搅拌1-2h混匀，加入偶联剂表面改性预处理的纳米二氧化硅，高速机械搅拌25-30min，超声震荡分散30-35min，升温至95-105℃反应1-2h后，冷却得复配增韧的环氧树脂预聚体；
（4）碳纤维增强的树脂眼镜架的制备：
将（2）中所得聚醚砜增韧改性的环氧树脂体系与（3）中所得复配增韧的环氧树脂预聚体混合，向其中加入表面改性处理的碳纤维、60-80份固化剂甲基四氢邻苯二酸酐、1-2份消泡剂、1-2份促进剂dmp-30及（1）中所得物料，常温搅拌混合均匀，真空脱泡，倒入涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具中，加压至0.5mpa保持10-15min，泄压脱泡，再加压至1.5mpa，升温至120-130℃保压固化2-4h，冷却脱模得到所述树脂眼镜架。
进一步的，步骤（1）中纳米二氧化钛的改性：向1-3份纳米二氧化钛中1:200加入浓度为0.7%十二烷基硫酸钠溶液，用冰醋酸调节ph为4，搅拌5-6h，离心收集，用蒸馏水洗涤3-5次，干燥得改性纳米二氧化钛。
进一步的，步骤（2）中原材料预处理：将90-100份环氧树脂e51在70-75℃下真空加热8-10h，将10-15份聚醚砜在140-145℃下真空加热3-4h。
进一步的，步骤（3）中纳米二氧化硅的表面改性预处理：向0.1-0.2份硅烷偶联剂kh560中1:5-10加入溶剂无水乙醇，配成偶联剂溶液，向其中加入2-5份纳米二氧化硅，在60-63℃下机械搅拌15-20min后，超声震荡分散30-35min，用无水乙醇洗涤、真空抽滤、干燥得表面改性预处理的纳米二氧化硅。
进一步的，步骤（4）中碳纤维的表面改性处理：将丙酮、乙醇1:1混合为溶剂，将1-2份碳纤维在索氏抽提器中回流1-2h除杂，洗涤过滤，在60-65℃烘箱中干燥后，按质量比1:30加入高氯酸搅拌均匀，超声震荡1-2h进行强酸氧化表面处理，用无水乙醇洗涤过滤后，加入硅烷偶联剂kh560的乙醇溶液，在60-65℃下超声分散1-2h后，用无水乙醇洗涤过滤，在60-65℃烘箱中干燥，得表面改性处理的碳纤维。
本发明相比现有技术具有以下优点：
（1）以醋酸纤维素和硝酸银为原料，以无机纳米抗菌材料二氧化钛为钛源、用十二烷基硫酸钠对其进行改性，通过静电纺丝技术，并结合紫外还原技术，对醋酸纤维素实施抗菌改性，制备了抗菌改性的复合纳米纤维，对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有很好的抗菌效果。
（2）以聚醚砜为增韧相来改性环氧树脂体系，大幅提高树脂体系强度和韧性、拉伸强度和冲击强度；以液态丁腈橡胶、经过kh560表面改性处理的纳米二氧化硅为增韧剂，通过物理共混的方法对环氧树脂进行复配增韧改性，复合材料的拉伸强度、冲击强度、断裂伸长率和热稳定性升高，韧性增加；
将碳纤维利用强酸和硅烷偶联剂kh560进行表面改性处理，然后对环氧树脂体系和环氧树脂预聚体进行填充增强改性，复合材料冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率达到最佳，热稳定升高，强度増加。
具体实施方式
实施例1
一种聚醚砜-丁腈橡胶-碳纤维增强增韧的树脂眼镜架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）醋酸纤维素的抗菌改性：
将55份丙酮、30份二甲基乙酰胺、10份醋酸混合均匀得溶剂，向其中加入10份醋酸纤维素、改性纳米二氧化钛、0.3份硝酸银，搅拌溶解，超声10min后静电纺丝，将所得静电纺纤维在60-65℃下真空干燥20h，放在紫外光下照射2h，制得抗菌改性的复合纳米纤维；
（2）聚醚砜增韧改性环氧树脂体系的制备：
将烘干好的环氧树脂e51和聚醚砜在115-125℃的油浴中加热搅拌30min，加入20份固化剂detd，搅拌均匀，得到聚醚砜增韧改性的环氧树脂体系；
（3）液态丁腈橡胶-纳米二氧化硅复配增韧环氧树脂预聚体：
向90份环氧树脂e44中加入18份液态丁腈橡胶，在55-60℃下搅拌1h混匀，加入偶联剂表面改性预处理的纳米二氧化硅，高速机械搅拌25min，超声震荡分散30min，升温至95-105℃反应1h后，冷却得复配增韧的环氧树脂预聚体；
（4）碳纤维增强的树脂眼镜架的制备：
将（2）中所得聚醚砜增韧改性的环氧树脂体系与（3）中所得复配增韧的环氧树脂预聚体混合，向其中加入表面改性处理的碳纤维、60份固化剂甲基四氢邻苯二酸酐、1份消泡剂、1份促进剂dmp-30及（1）中所得物料，常温搅拌混合均匀，真空脱泡，倒入涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具中，加压至0.5mpa保持10min，泄压脱泡，再加压至1.5mpa，升温至120-130℃保压固化2h，冷却脱模得到所述树脂眼镜架。
进一步的，步骤（1）中纳米二氧化钛的改性：向1份纳米二氧化钛中1:200加入浓度为0.7%十二烷基硫酸钠溶液，用冰醋酸调节ph为4，搅拌5h，离心收集，用蒸馏水洗涤3次，干燥得改性纳米二氧化钛。
进一步的，步骤（2）中原材料预处理：将90份环氧树脂e51在70-75℃下真空加热8h，将10份聚醚砜在140-145℃下真空加热3h。
进一步的，步骤（3）中纳米二氧化硅的表面改性预处理：向0.1份硅烷偶联剂kh560中1:5加入溶剂无水乙醇，配成偶联剂溶液，向其中加入2份纳米二氧化硅，在60-63℃下机械搅拌15min后，超声震荡分散30min，用无水乙醇洗涤、真空抽滤、干燥得表面改性预处理的纳米二氧化硅。
进一步的，步骤（4）中碳纤维的表面改性处理：将丙酮、乙醇1:1混合为溶剂，将1份碳纤维在索氏抽提器中回流1h除杂，洗涤过滤，在60-65℃烘箱中干燥后，按质量比1:30加入高氯酸搅拌均匀，超声震荡1h进行强酸氧化表面处理，用无水乙醇洗涤过滤后，加入硅烷偶联剂kh560的乙醇溶液，在60-65℃下超声分散1h后，用无水乙醇洗涤过滤，在60-65℃烘箱中干燥，得表面改性处理的碳纤维。
实施例2
一种聚醚砜-丁腈橡胶-碳纤维增强增韧的树脂眼镜架的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）醋酸纤维素的抗菌改性：
将60份丙酮、35份二甲基乙酰胺、15份醋酸混合均匀得溶剂，向其中加入12份醋酸纤维素、改性纳米二氧化钛、0.4份硝酸银，搅拌溶解，超声15min后静电纺丝，将所得静电纺纤维在60-65℃下真空干燥24h，放在紫外光下照射3h，制得抗菌改性的复合纳米纤维；
（2）聚醚砜增韧改性环氧树脂体系的制备：
将烘干好的环氧树脂e51和聚醚砜在115-125℃的油浴中加热搅拌35min，加入30份固化剂detd，搅拌均匀，得到聚醚砜增韧改性的环氧树脂体系；
（3）液态丁腈橡胶-纳米二氧化硅复配增韧环氧树脂预聚体：
向100份环氧树脂e44中加入20份液态丁腈橡胶，在55-60℃下搅拌2h混匀，加入偶联剂表面改性预处理的纳米二氧化硅，高速机械搅拌30min，超声震荡分散35min，升温至95-105℃反应2h后，冷却得复配增韧的环氧树脂预聚体；
（4）碳纤维增强的树脂眼镜架的制备：
将（2）中所得聚醚砜增韧改性的环氧树脂体系与（3）中所得复配增韧的环氧树脂预聚体混合，向其中加入表面改性处理的碳纤维、80份固化剂甲基四氢邻苯二酸酐、2份消泡剂、2份促进剂dmp-30及（1）中所得物料，常温搅拌混合均匀，真空脱泡，倒入涂有脱模剂的聚四氟乙烯模具中，加压至0.5mpa保持15min，泄压脱泡，再加压至1.5mpa，升温至120-130℃保压固化4h，冷却脱模得到所述树脂眼镜架。
进一步的，步骤（1）中纳米二氧化钛的改性：向3份纳米二氧化钛中1:200加入浓度为0.7%十二烷基硫酸钠溶液，用冰醋酸调节ph为4，搅拌6h，离心收集，用蒸馏水洗涤5次，干燥得改性纳米二氧化钛。
进一步的，步骤（2）中原材料预处理：将100份环氧树脂e51在70-75℃下真空加热10h，将15份聚醚砜在140-145℃下真空加热4h。
进一步的，步骤（3）中纳米二氧化硅的表面改性预处理：向0.2份硅烷偶联剂kh560中1:10加入溶剂无水乙醇，配成偶联剂溶液，向其中加入5份纳米二氧化硅，在60-63℃下机械搅拌20min后，超声震荡分散35min，用无水乙醇洗涤、真空抽滤、干燥得表面改性预处理的纳米二氧化硅。
进一步的，步骤（4）中碳纤维的表面改性处理：将丙酮、乙醇1:1混合为溶剂，将2份碳纤维在索氏抽提器中回流2h除杂，洗涤过滤，在60-65℃烘箱中干燥后，按质量比1:30加入高氯酸搅拌均匀，超声震荡2h进行强酸氧化表面处理，用无水乙醇洗涤过滤后，加入硅烷偶联剂kh560的乙醇溶液，在60-65℃下超声分散2h后，用无水乙醇洗涤过滤，在60-65℃烘箱中干燥，得表面改性处理的碳纤维。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（4）中未添加抗菌改性的复合纳米纤维，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例1与实施例1相比，在步骤（4）中未添加表面改性处理碳纤维，除此外的方法步骤均相同。
对照组
申请号为：2016112418830公开的一种轻质高强的眼镜架及其制备方法。
为了对比本发明制得的树脂眼镜架的性能，对上述实施例1、实施例2、对比实施例1、对比实施例2制备的树脂眼镜架，以及对照组的眼镜架，进行力学性能测试，对比缺口冲击强度（20℃），测试方法依照标准进行：
由上表可以看出，在对比实施例1中未添加抗菌改性的复合纳米纤维，所制备的树脂眼镜架不具有抗菌性能；在对比实施例2中未添加表面改性处理的碳纤维，导致树脂眼镜架的力学性能变差；按照本发明方法制作的树脂眼镜架，具有良好的韧性和强度，并且抗菌；不怕摔不怕折不怕压，稳定性好，使用安全，寿命长。