本發(fā)明屬于熱固性樹脂技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

苯并噁嗪是一種由酚類化合物、胺類化合物和甲醛為原料合成的六元雜環(huán)化合物，作為一種新型的熱固性樹脂，它與傳統(tǒng)的酚醛、不飽和聚酯等熱固性樹脂固化過(guò)程不同，其固化過(guò)程不需固化劑或催化劑，其既克服了傳統(tǒng)酚醛樹脂固化時(shí)釋放小分子和使用酸堿類催化劑易腐蝕設(shè)備的問(wèn)題，又保持了良好的力學(xué)性能、絕緣性能及一定的阻燃性能，且分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)靈活，可根據(jù)需求與其它單體共聚、聚合物共混或纖維復(fù)合進(jìn)行各類改性。因此，苯并噁嗪樹脂廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料基體樹脂、電絕緣材料、阻燃材料、電子封裝材料和無(wú)溶劑浸漬漆等領(lǐng)域；但由于苯并噁嗪樹脂具有脆性大的缺點(diǎn)，從而限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。

纖維可以有效地提高復(fù)合材料的力學(xué)性能，復(fù)合材料的力學(xué)性能主要取決于纖維與樹脂間的粘接力，因此可以通過(guò)增加界面的粘接強(qiáng)度提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。然而，由于碳纖維表面輕基、羰基等極性基團(tuán)的含量較少，不利于碳纖維與基體樹脂的粘接，使得碳纖維與苯并噁嗪苯并唔嗓樹脂之間具有較差的粘結(jié)性，目前關(guān)于偶聯(lián)劑對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的改性研究主要集中在玻纖、天然纖維，對(duì)碳纖維相關(guān)改性研究報(bào)道較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，以增強(qiáng)其綜合力學(xué)性能，尤其是增強(qiáng)其韌性；本發(fā)明還提供了所述苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，通過(guò)等離子體處理并通過(guò)硅烷偶聯(lián)劑對(duì)碳纖維表面進(jìn)行改性，提高碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料界面粘結(jié)性能，從而提高苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，由如下重量份的組分組成：碳纖維6-15份、硅烷偶聯(lián)劑0.5-1.0份和苯并噁嗪樹脂80-100份。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，其中，由如下重量份的組分組成：碳纖維6份、硅烷偶聯(lián)劑1.0份和苯并噁嗪樹脂80份。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，其中，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮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。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，其中，所述苯并噁嗪樹脂為雙酚型苯并噁嗪樹脂或雙胺型苯并噁嗪樹脂。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按配比準(zhǔn)備原料，將所述碳纖維置于丙酮中浸泡24-30h以去除所述碳纖維表面上漿劑，放入80-95℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥3-4h，然后采用射頻等離子體對(duì)所述碳纖維的表面進(jìn)行等離子體處理，氧氣流量為：8-9sccm；

（2）將所述硅烷偶聯(lián)劑加入到95%無(wú)水乙醇溶液中，攪拌均勻，得到濃度為1.2-1.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑改性液；

（3）將步驟（1）中等離子體處理的所述碳纖維置于步驟（2）中得到的所述硅烷偶聯(lián)劑改性液中升溫至40-60℃，磁力攪拌反應(yīng)60-90min，然后將處理后的所述碳纖維放入鼓風(fēng)干燥箱中在80-90℃條件下干燥2-3h；

（4）將所述苯并噁嗪樹脂溶于丙酮中，配制成濃度為35-40wt%的膠液，加入步驟（3）中改性后的所述碳纖維，采用纏繞成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸料，后采用模壓成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其中，步驟（1）中等離子體處理功率為100-120w，處理時(shí)間為50-60min。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其中，步驟（2）中硅烷偶聯(lián)劑改性液的濃度為1.2wt%。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其中，步驟（3）中升溫至40℃，磁力攪拌反應(yīng)60min。

本發(fā)明有益效果：

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，具有良好的熱穩(wěn)定性、力學(xué)性能、工藝性，尤其具有優(yōu)異的韌性。

本發(fā)明所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，經(jīng)等離子體處理后，碳纖維表面的粗糙度和活性含氧官能團(tuán)的含量增加，增加了碳纖維與樹脂之間的結(jié)合性能；再進(jìn)行偶聯(lián)劑接枝處理，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化，碳纖維表面的活性含氧官能團(tuán)的含量顯著增加，表面的浸潤(rùn)性得到改善，改善了復(fù)合材料界面結(jié)合性能，從而，顯著提高該復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

一種苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，由如下重量份的組分組成：碳纖維6份、硅烷偶聯(lián)劑1.0份和苯并噁嗪樹脂80份，所述碳纖維為t700，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述苯并噁嗪樹脂為雙酚型苯并噁嗪樹脂。

本實(shí)施例所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按配比準(zhǔn)備原料，將碳纖維置于丙酮中浸泡24h以去除碳纖維表面上漿劑，放入80℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥3h，然后采用射頻等離子體對(duì)所述碳纖維的表面進(jìn)行等離子體處理，等離子體處理功率為100w，處理時(shí)間為50min，氧氣流量為：8sccm（標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘）；

（2）將所述硅烷偶聯(lián)劑加入到95%無(wú)水乙醇溶液中，攪拌均勻，得到濃度為1.2wt%的硅烷偶聯(lián)劑改性液；

（3）將步驟（1）中等離子體處理的碳纖維置于步驟（2）中得到的所述硅烷偶聯(lián)劑改性液中升溫至40℃，磁力攪拌反應(yīng)60min，然后將處理后的所述碳纖維放入鼓風(fēng)干燥箱中在80℃條件下干燥2h；

（4）將所述苯并噁嗪樹脂溶于丙酮中，配制成濃度為35wt%的膠液，加入步驟（3）中改性后的所述碳纖維，采用纏繞成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸料，后采用模壓成型工藝制備碳纖維-噁嗪苯并樹脂基復(fù)合材料。

將本實(shí)施例制備的復(fù)合材料按照gb3357-82和gb3356-82的規(guī)定裁剪成標(biāo)準(zhǔn)試樣，在萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)上測(cè)試復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度。經(jīng)測(cè)試，該復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為65.2mpa和1392.0mpa。

實(shí)施例2

一種苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，由如下重量份的組分組成：碳纖維10份、硅烷偶聯(lián)劑0.5份和苯并噁嗪樹脂90份，所述碳纖維為t700，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，所述苯并噁嗪樹脂為雙胺型苯并噁嗪樹脂。

本實(shí)施例所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按配比準(zhǔn)備原料，將碳纖維置于丙酮中浸泡24h以去除碳纖維表面上漿劑，放入90℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥3h，然后采用射頻等離子體對(duì)所述碳纖維的表面進(jìn)行等離子體處理，等離子體處理功率為100w，處理時(shí)間為60min，氧氣流量為：9sccm（標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘）；

（2）將所述硅烷偶聯(lián)劑加入到95%無(wú)水乙醇溶液中，攪拌均勻，得到濃度為1.2wt%的硅烷偶聯(lián)劑改性液；

（3）將步驟（1）中等離子體處理的碳纖維置于步驟（2）中得到的所述硅烷偶聯(lián)劑改性液中升溫至50℃，磁力攪拌反應(yīng)60min，然后將處理后的所述碳纖維放入鼓風(fēng)干燥箱中在90℃條件下干燥2h；

（4）將所述苯并噁嗪樹脂溶于丙酮中，配制成濃度為35wt%的膠液，加入步驟（3）中改性后的所述碳纖維，采用纏繞成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸料，后采用模壓成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例制備的復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為61.7mpa和1293.1mpa，測(cè)試方法同實(shí)施例1。

實(shí)施例3

一種苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料，由如下重量份的組分組成：碳纖維15份、硅烷偶聯(lián)劑1.0份和苯并噁嗪樹脂100份，所述碳纖維為t700，所述硅烷偶聯(lián)劑為γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，所述苯并噁嗪樹脂為雙酚型苯并噁嗪樹脂。

本實(shí)施例所述的苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）按配比準(zhǔn)備原料，將碳纖維置于丙酮中浸泡30h以去除碳纖維表面上漿劑，放入95℃鼓風(fēng)干燥箱中干燥4h，然后采用射頻等離子體對(duì)所述碳纖維的表面進(jìn)行等離子體處理，等離子體處理功率為120w，處理時(shí)間為50min，氧氣流量為：8sccm（標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘）；

（2）將所述硅烷偶聯(lián)劑加入到95%無(wú)水乙醇溶液中，攪拌均勻，得到濃度為1.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑改性液；

（3）將步驟（1）中等離子體處理的碳纖維置于步驟（2）中得到的所述硅烷偶聯(lián)劑改性液中升溫至60℃，磁力攪拌反應(yīng)90min，然后將處理后的所述碳纖維放入鼓風(fēng)干燥箱中在90℃條件下干燥3h；

（4）將所述苯并噁嗪樹脂溶于丙酮中，配制成濃度為40wt%的膠液，加入步驟（3）中改性后的所述碳纖維，采用纏繞成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料預(yù)浸料，后采用模壓成型工藝制備碳纖維-苯并噁嗪樹脂基復(fù)合材料。

經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例制備的復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度分別為61.2mpa和1259.2mpa，測(cè)試方法同實(shí)施例1。

以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。