一种提升sma增强树脂基智能复合材料界面性能的方法
【专利摘要】本发明提供的是一种提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法。步骤一：将SMA丝截用清水洗净；步骤二：将SMA丝完全淹没在浓硝酸溶液中，浸泡时间为8～10h，取出后用流动水冲洗干净；步骤三：将占溶液质量比2％的纳米SiO2颗粒放入异丙醇溶液中，搅拌成含纳米SiO2的混合溶液；步骤四：利用物理气相沉积法将纳米SiO2颗粒覆盖在SMA表面。本发明使得纳米SiO2颗粒镶嵌进SMA表面刻痕中，解决了现有工业工艺生产方法中改性形状记忆合金丝表面纳米SiO2颗粒易脱落和采用SMA作为增强相的树脂基复合材料存在界面粘结性能差的问题。
【专利说明】
一种提升SMA増强树脂基智能复合材料界面性能的方法
技术领域
[0001]本发明涉及的是一种SMA智能材料的处理方法，具体地说是一种提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法。
【背景技术】
[0002]近年来，工业生产中把形状记忆合金(SMA)用来作为增强相增强树脂基复合材料，并已经大批量生产相关产品。然而，大量生产实践结果表明采用SMA作为增强相的树脂基复合材料存在界面粘结性能差的问题，SMA纤维增强树脂基复合材料在应用过程中往往达不到材料极限强度而在界面处发生脱粘失效，进而使得材料宏观结构发生破坏。由于SMA与树脂基体之间的界面强度在纤维增强树脂基复合材料的载荷传递中发挥关键作用，因此很有必要对SMA增强树脂基复合材料的界面问题进行改良。为了提高纤维和基体之间的界面粘结强度，很多专家学者采用不同的改进方法。这些改性方法可分为化学改性和物理改性;按改性对象又可分为纤维改性和基体改性。通常情况下，对复合材料的化学改性是对纤维或基体添加偶联剂或进行酸碱处理，而物理改性则是对材料进行砂纸打磨、热处理等或表面涂覆纳米颗粒等方法。然而试验表明，酸碱处理等方法制备试件通过力学实验得到结果发现虽然静力学性能有所增加，但是动力学性能却有所下降，这是由于这些改性方法对纤维材料本身带来的损伤所致;表面涂覆纳米颗粒的方法虽然能有效地增强其界面性能，但是，在实验过程中常常会遇到SMA丝表面纳米颗粒脱落等问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种能使改性后的SMA丝表面能与纳米S12颗粒能够牢固结合、不易脱落，并且能进一步提高SMA丝与树脂基体的界面性能的提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法。
[0004]本发明的目的是这样实现的:
[0005]步骤一:将SMA丝截用清水洗净；
[0006]步骤二:将SMA丝完全淹没在浓硝酸溶液中，浸泡时间为8?1h，取出后用流动水冲洗干净；
[0007]步骤三:将占溶液质量比2%的纳米S12颗粒放入异丙醇溶液中，搅拌成含纳米S12的混合溶液；
[0008]步骤四:利用物理气相沉积(PVD)法将纳米S12颗粒覆盖在SMA表面。
[0009]本发明还可以包括:
[0010]1、所述利用物理气相沉积法将纳米S12颗粒覆盖在SMA表面具体包括:将硝酸处理过的SMA丝放入含纳米S12的混合溶液中，利用真空干燥箱在100°C条件下完全蒸发异丙醇溶液。
[0011]2、所述搅拌成含纳米S12的混合溶液具体包括:采用真空液压升降式搅拌机搅拌，搅拌时间为2?3h，搅拌速度为100?110r/min，并同时施加超声波进行分散。
[0012]3、所述纳米Si02颗粒的直径介于15nm?20nm之间。
[0013]4、所述浓硝酸溶液的浓度为65.0%?68.0%。
[0014]5、真空干燥箱的处理时间为5h。
[0015]本发明选用浓度为65.0 %?68.0 %之间的硝酸溶液浸泡SMA丝8h，防止了硝酸溶液过度损伤SMA丝。本发明选用直径介于15nm?20nm之间的纳米Si02颗粒作为改性材料，可以使纳米S12颗粒更好的镶嵌进酸浸泡形成的刻痕中。本发明通过把SMA丝/纳米S12溶液放在100 °C真空干燥箱中蒸发5h，确保异丙醇溶液完全蒸发。
[0016]本发明提供了一种SMA丝表面处理方法，使得改性后的SMA丝表面的纳米S12颗粒能够牢固涂覆在其表面，不易脱落，并且进一步提高SMA丝与树脂基体的界面性能，从而改进现有工业生产工艺。本发明使得纳米S12颗粒镶嵌进SMA表面刻痕中，解决了现有工业工艺生产方法中改性形状记忆合金丝表面纳米S12颗粒易脱落和采用SMA作为增强相的树脂基复合材料存在界面粘结性能差的问题。
【附图说明】
[0017]图1是本发明的流程示意图。
[0018]图2是纳米S12颗粒在SMA表面的镶嵌情况示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。
[0020]结合图1，将SMA丝I截成所需长度，放入清洗槽中用清水洗净，随后再放入盛有浓硝酸溶液2的工业化学反应槽3中，这一过程应保证硝酸溶液将SMA丝完全淹没;浸泡时间为8h，将SMA丝取出，并在流动冲洗池4中用清水5冲洗干净;再将占溶液质量比2%的纳米S12颗粒放入异丙酮溶液6中，采用真空液压升降式搅拌机7搅拌混合溶液，搅拌时间设定为3h，搅拌速度设置为lOOr/min，这一过程在超声波分散机8中进行分散；利用物理气相沉积(PVD)法将纳米S12颗粒覆盖在SMA表面:将硝酸处理过的SMA丝放入盛有纳米S12溶液的溶剂中，利用真空干燥箱9在100°C条件下完全蒸发异丙醇溶液;经检验台10检验合格后打包，封存待用。
[0021]本实施方式还包括:
[0022]1、用于改性的纳米Si02颗粒的直径介于15nm?20nm之间。
[0023 ] 2、用于刻蚀SMA丝的硝酸(HNO3)溶液的分子量为63.01，浓度为65.0%
[0024]?68.0%。
[0025]3、真空干燥箱干燥时间为5h。
[0026]结合图2，SMA表面11在酸刻蚀处理后形成了刻痕12，利用物理气相沉积(PVD)法，纳米S12颗粒13可以覆盖在SMA表面并进入其表面刻槽中，使其有效地镶嵌在SMA丝表面。
【主权项】
1.一种提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法，其特征是: 步骤一:将SMA丝截用清水洗净； 步骤二:将SMA丝完全淹没在浓硝酸溶液中，浸泡时间为8?1h，取出后用流动水冲洗干净； 步骤三:将占溶液质量比2%的纳米S12颗粒放入异丙醇溶液中，搅拌成含纳米S12的混合溶液； 步骤四:利用物理气相沉积法将纳米S12颗粒覆盖在SMA表面。2.根据权利要求1所述的提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法，其特征是所述利用物理气相沉积法将纳米S12颗粒覆盖在SMA表面具体包括:将硝酸处理过的SMA丝放入含纳米S12的混合溶液中，利用真空干燥箱在100°C条件下完全蒸发异丙醇溶液。3.根据权利要求2所述的提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法，其特征是所述搅拌成含纳米S12的混合溶液具体包括:采用真空液压升降式搅拌机搅拌，搅拌时间为2?3h，搅拌速度为100?110r/min，并同时施加超声波进行分散。4.根据权利要求3所述的提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法，其特征是所述纳米Si02颗粒的直径介于15nm?20nm之间。5.根据权利要求4所述的提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法，其特征是所述浓硝酸溶液的浓度为65.0 %?68.0 %。6.根据权利要求5所述的提升SMA增强树脂基智能复合材料界面性能的方法，其特征是真空干燥箱的处理时间为5h。
【文档编号】C08K7/06GK105885090SQ201610265223
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】佟丽莉, 张永超, 杨斌, 王丽君, 吕晨, 范亚博, 孙学良
【申请人】哈尔滨工程大学