本公开涉及碳纤维复合材料生产领域,特别涉及一种增韧剂的制备方法及增韧剂。
背景技术:
1、碳纤维复合材料因其轻质高强、抗疲劳性能优良和材料铺层可设计性等优异特性,广泛用于航天、航空、先进武器系统等领域,是高端装备轻量化最有效、应用最广泛的材料之一。环氧树脂具有良好的力学性能、粘接性能、耐化学腐蚀性能、电学性能以及尺寸稳定性等优点,常用作碳纤维复合材料的基体树脂。但环氧树脂固化后较脆,抗冲击性差,这就限制了它的应用。
技术实现思路
1、为解决相关技术中存在的问题,本公开提供了一种增韧剂的制备方法及增韧剂。
2、本公开示例性的实施例的第一方面,提供一种增韧剂的制备方法,包括以下步骤:
3、在氮气保护条件下,按照二异氰酸酯和二元胺的预设物质的量比例,向第一预设浓度的所述二异氰酸酯的有机溶液中加入所述二元胺,在第一反应条件下,得到第一溶液;
4、在氮气保护条件下,按照羟基/氨基化纳米粒子和所述二异氰酸酯的预设质量比例,将羟基/氨基化纳米粒子以第二预设浓度分散在第一溶剂中,得到第一悬浮液;
5、在氮气保护条件下,将所述第一溶液加入所述第一悬浮液中,在第二反应条件下,得到所述增韧剂。
6、在一些示例性的实施例中,所述第一反应条件包括:在50-70℃的温度下,以180-220rpm/min的转速搅拌反应3-5h后,冷却至20-30℃;
7、所述第二反应条件包括:在40-60℃的温度下,以180-220rpm/min的转速搅拌反应4-7h后,经过滤、离心、洗涤、干燥处理。
8、在一些示例性的实施例中,所述预设物质的量比例为1:0.85-1:2.43。
9、在一些示例性的实施例中,所述第一预设浓度为1.90-4.25mol/l;所述二异氰酸酯的有机溶液的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。
10、在一些示例性的实施例中,所述预设质量比例为10:0.79-10:2.13;所述第二预设浓度为3.89-7.50g/l;所述第一溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。
11、在一些示例性的实施例中,所述将所述第一溶液加入所述第一悬浮液中,包括:在20~30℃的温度下,向所述第一悬浮液中,以180-250rpm/min的转速,边搅拌边滴加入所述第一溶液。
12、在一些示例性的实施例中,所述羟基/氨基化纳米粒子包括羟基化石墨烯、羟基化单壁碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管、羟基化二氧化硅纳米粒子、氨基化单壁碳纳米管、氨基化多壁碳纳米管中的一种或几种。
13、在一些示例性的实施例中,所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
14、在一些示例性的实施例中,所述二元胺包括乙二胺、二氨基二苯甲烷、聚醚胺、二氨基联苯醚、对苯二胺中的一种或几种。
15、本公开示例性的实施例的第二方面,提供一种增韧剂,所述增韧剂根据上述的增韧剂的制备方法制得。
16、本公开的有益效果包括但不限于:本公开所提供的增韧剂的制备方法中,首先将二异氰酸酯与二元胺聚合反应生成聚脲链段,再将聚脲链段接枝到羟基/氨基化纳米粒子表面,对纳米粒子表面进行了有机功能化改性,制得增韧剂,该增韧剂为聚脲改性的纳米粒子增韧剂。该制备方法合成工艺简单,异氰酸根与氨基、羟基的反应活性高,易于使聚脲链段接枝到羟基/氨基化纳米粒子表面,在纳米粒子表面进行有机功能化改性。由该制备方法所制得的聚脲改性的纳米粒子增韧剂,应用于制备碳纤维复合材料时,与环氧树脂基体的相容性好,易在环氧树脂基体中分散,对环氧树脂及其碳纤维复合材料具有良好的增韧增强效果。
17、应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本公开。
1.一种增韧剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,
3.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述预设物质的量比例为1:0.85-1:2.43。
4.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述第一预设浓度为1.90-4.25mol/l;所述二异氰酸酯的有机溶液的溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述预设质量比例为10:0.79-10:2.13;所述第二预设浓度为3.89-7.50g/l;所述第一溶剂包括二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基亚砜和四氢呋喃中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述将所述第一溶液加入所述第一悬浮液中,包括:在20~30℃的温度下,向所述第一悬浮液中,以180-250rpm/min的转速,边搅拌边滴加入所述第一溶液。
7.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述羟基/氨基化纳米粒子包括羟基化石墨烯、羟基化单壁碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管、羟基化二氧化硅纳米粒子、氨基化单壁碳纳米管、氨基化多壁碳纳米管中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和二环己基亚甲基二异氰酸酯中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的增韧剂的制备方法,其特征在于,所述二元胺包括乙二胺、二氨基二苯甲烷、聚醚胺、二氨基联苯醚、对苯二胺中的一种或几种。
10.一种增韧剂,其特征在于,所述增韧剂根据权利要求1-9任一项所述的增韧剂的制备方法制得。