本发明涉及环氧树脂基复合材料领域，具体为一种用活性炭强化环氧树脂固化物的应用。
背景技术：
环氧树脂固化物质轻的同时还拥有优良的机械性能。在实际应用中，还表现出优良的耐化学腐蚀性、耐候性及与基体很好的结合能力。是一种极具应用前景的结构材料。目前，环氧树脂固化物已成功运用于地坪、装饰等领域，其复合材料也在笔记本外壳、汽车涂层、航天飞机等领域得到一定应用。在汽车、飞机、轮船等运输设备上，如果能够尽可能用质轻的环氧树脂基材料替代金属材料，在实际行驶中就能够极大程度上减少能源的消耗。在能源匮乏的今天，这具有极为重大的意义。
为使环氧树脂材料能够拓展到更多更重要的应用领域，往往还需要在其中添加增强材料形成复合材料以强化其各方面的性质。金刚石是自然界最硬的物质，单层石墨烯被证实为目前发现的最强材料。有序纳米碳材料（纳米金刚石、纳米碳管、纳米碳纤维、石墨烯等）以其优良的热、力、电方面的性质，及表面丰富的含氧基团，在环氧树脂基复合材料领域极为受到青睐。在机械性能方面，添加高强度低密度的有序纳米碳材料的环氧树脂基复合材料已成为研究的一个热点，并已取得一定研究成果。然而使用有序纳米碳材料的高成本、随添加量增加而急剧增加的粘稠度，成为限制其工业化应用很重要的方面。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用活性炭强化环氧树脂固化物的应用。将活性炭与环氧树脂复合可有效提高环氧树脂固化物的机械性能。较未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料在抗拉伸、抗断裂、储能模量等方面都有明显提高。该应用摆脱了使用有序纳米碳材料带来的高成本、高粘度等问题，解决高性能环氧树脂基复合材料工业化的问题。
本发明的技术方案是：
一种用活性炭强化环氧树脂固化物的应用，其特征在于，将所述活性炭作为添加料与环氧树脂复合，以强化环氧树脂固化物，包括如下步骤：
1）将活性炭按一定比例均匀分散于环氧树脂中；
2）加入固化所需量的固化剂，并搅拌均匀；
3）固化成型。
所述活性炭为富碳材料在一定温度与一定压力下热解作用后的产物，及其热解产物进一步修饰后得到的物质。
所述富碳材料包含但不限定于煤、木材、椰壳、果壳、核桃壳、树叶等。
所述修饰包含氮修饰与氧修饰。
所述氮修饰为通过一定手段在原材料上修饰含氮基团。
所述一定手段包含但不限定于在含氮气氛中处理、在含氮液体中处理，与化学接枝法。
所述氧修饰为通过一定手段在原材料上修饰含氧基团。
所述一定手段包含但不限定于液相氧化法、气相氧化法。
所述活性炭表面氧含量为0.1~40at%。
所述步骤1中一定比例为0.1~80wt%。
所述步骤1中环氧树脂为各种不同环氧值的纯环氧树脂或市场上在纯环氧树脂基础上添加活性稀释剂等调配好的环氧树脂料。
所述步骤2中固化剂为单一组分固化剂或市场上多组分调配好的固化剂料。
本发明优点如下：
1、本发明将活性炭分散于环氧树脂中，利用活性炭表面丰富的含氧基团，在环氧树脂与活性炭之间形成有效的相互作用。所形成的复合材料同等条件下较未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，在抗拉伸、抗断裂、储能模量等机械性能方面都有明显提高。
2、本发明使用活性炭，其成本较有序纳米碳材料（纳米金刚石、纳米碳管、纳米碳纤维、石墨烯等）得到大幅下降，有利于复合材料的工业化应用。
3、本发明将活性炭作为增强材料混于环氧树脂中，同等条件下，较有序纳米碳材料，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。极大地便利了进一步的操作。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
实施例1
本实施例中，方法如下：
将一椰壳热解得到的活性炭按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
所得复合材料拉伸强度为77.6mpa，拉伸模量为3.62gpa，断裂韧性k1c为3.53mpa﹒m1/2，断裂韧性g1c为3.04kj/m2，储能模量为943.9mpa。而未添加活性炭的环氧树脂固化物拉伸强度为65.0mpa，拉伸模量为2.74gpa，断裂韧性k1c为1.16mpa﹒m1/2，断裂韧性g1c为0.43kj/m2，储能模量为757.6mpa。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例2
本实施例中，方法如下：
将一椰壳热解得到的活性炭按质量比0.5:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
所得复合材料拉伸强度为61.8mpa，拉伸模量为3.58gpa，断裂韧性k1c为2.75mpa﹒m1/2，断裂韧性g1c为1.87kj/m2，储能模量为953.8mpa。而未添加活性炭的环氧树脂固化物拉伸强度为65.0mpa，拉伸模量为2.74gpa，断裂韧性k1c为1.16mpa﹒m1/2，断裂韧性g1c为0.43kj/m2，储能模量为757.6mpa。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例3
本实施例中，方法如下：
将一椰壳热解得到的活性炭进一步修饰含氮基团后，按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
所得复合材料拉伸强度为69.7mpa，拉伸模量为2.73gpa，断裂韧性k1c为3.88mpa﹒m1/2，断裂韧性g1c为4.88kj/m2，储能模量为755.1mpa。而未添加活性炭的环氧树脂固化物拉伸强度为65.0mpa，拉伸模量为2.74gpa，断裂韧性k1c为1.16mpa﹒m1/2，断裂韧性g1c为0.43kj/m2，储能模量为757.6mpa。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例4
本实施例中，方法如下：
将一椰壳热解得到的活性炭进一步修饰含氧基团后，按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例5
本实施例中，方法如下：
将一核桃壳热解得到的活性炭，按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例6
本实施例中，方法如下：
将一核桃壳热解得到的活性炭进一步修饰含氮基团，按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例7
本实施例中，方法如下：
将一煤炭热解得到的活性炭，按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例8
本实施例中，方法如下：
将一煤炭热解得到的活性炭进一步修饰含氮基团，按质量比0.3:100均匀分散于某商业环氧树脂料中，按一定比例添加某商业固化剂料，并搅拌均匀。固化成型。
与未添加活性炭的环氧树脂固化物相比，活性炭/环氧树脂复合材料表现出更优良的机械性能。活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。
实施例结果表明，活性炭作为增强材料混于环氧树脂后，较碳纳米管或是石墨烯，同等条件下，混合后所得物的粘稠度得到有效降低。所得活性炭/环氧树脂复合材料机械性能优良。本发明所述应用摆脱了使用有序纳米碳材料带来的高成本、高粘度等问题，解决高性能环氧树脂基复合材料工业化的问题。