阅读说明：本技术 提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法 (Preparation method for improving conductivity of composite material epoxy resin matrix ) 是由 杜斌 赵玉顺 时宇 杨克荣 张松 陶加贵 刘屿 于 2020-06-22 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法,具体包括以下步骤：S1按比例称取原材料；S2将碳纤维粉放入硝酸中,再用纯水洗涤碳纤维粉以去除硝酸,再放入真空干燥箱中进行干燥处理；S3将环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂放入烧瓶中搅拌,搅拌之后在烧瓶中加入DMP-30,S4将金属模具的表面用酒精进行处理,后放入真空干燥箱中进行干燥处理,并将金属模具的表面喷涂脱模剂,再次放入真空干燥箱中进行硫化处理；S5将碳纤维粉和环氧树脂基体的混合液加入球磨机中进行充分混合,再将充分混合后的混合液导入硫化后的金属模具中等待成型,成型后进行脱模处理,获得改性后的环氧树脂基体。(The invention relates to a preparation method for improving the conductivity of a composite material epoxy resin matrix, which specifically comprises the following steps: s1, weighing the raw materials in proportion; s2, putting the carbon fiber powder into nitric acid, washing the carbon fiber powder with pure water to remove the nitric acid, and then putting the carbon fiber powder into a vacuum drying oven for drying; s3, placing epoxy resin and a methyl tetrahydrophthalic anhydride curing agent into a flask, stirring, adding DMP-30 into the flask after stirring, S4 treating the surface of a metal mold with alcohol, then placing the metal mold into a vacuum drying oven for drying, spraying a release agent on the surface of the metal mold, and placing the metal mold into the vacuum drying oven again for vulcanization; s5, adding the mixed liquid of the carbon fiber powder and the epoxy resin matrix into a ball mill for fully mixing, introducing the fully mixed liquid into a vulcanized metal mold for waiting for molding, and demolding after molding to obtain the modified epoxy resin matrix.)

提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法。

背景技术

碳纤维复合材料广泛的用于飞机零部件的制作当中，复合材料在飞机的机身、机翼、尾翼等用量已占到了飞机自重的50％以上，使用复合材料可以使飞机的重量减轻25％以上。雷电是一种剧烈的气体放电现象，放电过程中最高可以产生200kA以上的雷电流，据统计飞机每飞行3000个小时就会遭遇一次雷击。而碳纤维复合材料的导电性相对金属较低，雷击复合材料时会对材料造成严重损伤，因此提高碳纤维复合材料的导电性至关重要。对于复合材料的防雷，主要的方法就是提高材料的整体电导率，目前学者提出了增强材料电导率的许多办法。复合材料表面可以使用火焰喷涂导电油漆或者加金属网的防护方法，这种防护方法的优点是提高了材料表面的电导率，但是会大大增加飞机本身的质量导致成本增加。材料表面涂碳纳米管也可有效的增强材料整体电导率，但是碳纳米管本身价格昂贵，不适用于在飞机表面大面积的涂覆。因此本专利提出用碳纤维粉增强环氧树脂电导率的方法，这种方法的优点在于可以避免昂贵的制作成本，也可以使复合材料质量增加的相对较小。

因此，现在需要开发一种提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，该提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法，具体包括以下步骤：

S1前期准备：按比例称取碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸；

S2碳纤维粉的处理：将碳纤维粉放入硝酸中，在50～70℃的水浴中处理4～6h；再用纯水洗涤碳纤维粉以去除硝酸，再放入真空干燥箱中进行干燥处理，备用；

S3环氧树脂基体的制备：将环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂放入烧瓶中，将烧瓶放入磁力搅拌器中抽真空搅拌，且进行50～70℃水浴处理，搅拌5～15min之后在所述烧瓶中加入DMP-30促进剂，再次搅拌3～8min，获得环氧树脂基体；

S4金属模具的处理：将金属模具的表面用酒精进行处理，确保表面洁净无脏污；后将所述金属模具放入真空干燥箱中进行干燥处理，取出所述金属模具，并将所述金属模具的表面喷涂脱模剂，然后再次放入真空干燥箱中进行硫化处理；

S5碳纤维粉与环氧树脂基体混合处理：将步骤S2干燥后的碳纤维粉加入步骤S3的环氧树脂基体中，将碳纤维粉和环氧树脂基体的混合液加入球磨机中进行充分混合，再将充分混合后的混合液导入硫化后的所述金属模具中等待成型，成型后对所述金属模具进行脱模处理，获得改性后的环氧树脂基体。

作为本发明的优选技术方案，所述碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸的质量份数为：碳纤维粉15～20份，环氧树脂40～50份，甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂30～40份，DMP-30促进剂0.5～2份，硝酸40～70份。其中碳纤维粉的型号为T700，环氧树脂的型号为岳阳石化E-51。

作为本发明的优选技术方案，所述碳纤维粉中的含碳量大于95％，颗粒直径小于8μm；所述硝酸的浓度为60％。

作为本发明的优选技术方案，所述步骤S2中的干燥处理的温度为100℃，干燥时间为5～7h；所述步骤S4中的干燥处理的温度为130℃，干燥时间为10～20min；所述步骤S4中的硫化处理的温度为170℃，处理时间为15min。

作为本发明的优选技术方案，所述步骤S2中的碳纤维粉和硝酸的体积比为1:5；所述步骤S3中的环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂的质量比例为100：85；所述步骤S3中加入的所述DMP-30促进剂质量分数占环氧树脂质量分数的2％。

作为本发明的优选技术方案，所述步骤S5中采用球磨机进行混合的时间为10min；等待成型的时间为5h。

作为本发明的优选技术方案，所述步骤S2和所述步骤S3中的水浴处理的温度均为60℃。

采用本发明的技术方案，其产生的有益效果是：本发明提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法通过加入碳纤维维提高了环氧树脂基体的导电性，同时还保持环氧树脂基体复合材料的高性能，这样更有利于广泛应用。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明：

图1是本发明提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法的工艺流程图；

图2是本发明实施例1的提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法的步骤S3的流程图；

图3是本发明实施例1的提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法的步骤S4的流程图；

图4是本发明实施例1的提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法的步骤S5的流程图。

具体实施方式

实施例1：该提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法，具体包括以下步骤：

S1前期准备：按比例称取碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸；所述碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸的质量份数为：碳纤维粉17.6份，环氧树脂44.1份，甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂37.4份，DMP-30促进剂0.9份，硝酸50份；其中所述碳纤维粉中的含碳量大于95％，颗粒直径小于8μm；所述硝酸的浓度为60％；其中碳纤维粉的型号为T700，密度为1.76，环氧树脂的型号为岳阳石化E-51；

S2碳纤维粉的处理：将碳纤维粉放入硝酸中，所述步骤S2中的碳纤维粉和硝酸的体积比为1:5；在60℃的水浴中处理5h；再用纯水洗涤碳纤维粉以去除硝酸，再放入真空干燥箱中进行干燥处理，干燥处理的温度为100℃，干燥时间为5h，备用；

S3环氧树脂基体的制备：将环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂放入烧瓶中，环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂的质量比例为100：85；将烧瓶放入磁力搅拌器中抽真空搅拌，且进行60℃水浴处理，搅拌10min之后在所述烧瓶中加入DMP-30促进剂，所述DMP-30促进剂质量分数占环氧树脂质量分数的2％；再次搅拌5min，获得环氧树脂基体；

S4金属模具的处理：将金属模具的表面用酒精进行处理，确保表面洁净无脏污；后将所述金属模具放入真空干燥箱中进行干燥处理，干燥处理的温度为130℃，干燥时间为15min；干燥后取出所述金属模具，并将所述金属模具的表面喷涂脱模剂，然后再次放入真空干燥箱中进行硫化处理，硫化处理的温度为170℃，处理时间为15min；

S5碳纤维粉与环氧树脂基体混合处理：将步骤S2干燥后的碳纤维粉加入步骤S3的环氧树脂基体中，将碳纤维粉和环氧树脂基体的混合液加入球磨机中进行充分混合，混合的时间为10min；再将充分混合后的混合液导入硫化后的所述金属模具中等待成型，等待成型的时间为5h；成型后对所述金属模具进行脱模处理，获得改性后的环氧树脂基体，其中脱模剂为东莞市佳丹润滑油有限公司生产的佳丹JD-909A。

实施例2：该提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法，具体包括以下步骤：

S1前期准备：按比例称取碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸；所述碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸的质量份数为：碳纤维粉15份，环氧树脂40份，甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂30份，DMP-30促进剂0.5份，硝酸42.6份；其中所述碳纤维粉中的含碳量大于95％，颗粒直径小于8μm；所述硝酸的浓度为60％；其中碳纤维粉的型号为T700，密度为1.76，环氧树脂的型号为岳阳石化E-51；

S2碳纤维粉的处理：将碳纤维粉放入硝酸中，所述步骤S2中的碳纤维粉和硝酸的体积比为1:5；在50℃的水浴中处理6h；再用纯水洗涤碳纤维粉以去除硝酸，再放入真空干燥箱中进行干燥处理，干燥处理的温度为100℃，干燥时间为5h，备用；

S3环氧树脂基体的制备：将环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂放入烧瓶中，环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂的质量比例为100：85；将烧瓶放入磁力搅拌器中抽真空搅拌，且进行50℃水浴处理，搅拌15min之后在所述烧瓶中加入DMP-30促进剂，所述DMP-30促进剂质量分数占环氧树脂质量分数的2％；再次搅拌8min，获得环氧树脂基体；

S4金属模具的处理：将金属模具的表面用酒精进行处理，确保表面洁净无脏污；后将所述金属模具放入真空干燥箱中进行干燥处理，干燥处理的温度为130℃，干燥时间为10min；干燥后取出所述金属模具，并将所述金属模具的表面喷涂脱模剂，然后再次放入真空干燥箱中进行硫化处理，硫化处理的温度为170℃，处理时间为15min；

S5碳纤维粉与环氧树脂基体混合处理：将步骤S2干燥后的碳纤维粉加入步骤S3的环氧树脂基体中，将碳纤维粉和环氧树脂基体的混合液加入球磨机中进行充分混合，混合的时间为10min；再将充分混合后的混合液导入硫化后的所述金属模具中等待成型，等待成型的时间为5h；成型后对所述金属模具进行脱模处理，获得改性后的环氧树脂基体，其中脱模剂为东莞市佳丹润滑油有限公司生产的佳丹JD-909A。

实施例3：该提高复合材料环氧树脂基体导电性的制备方法，具体包括以下步骤：

S1前期准备：按比例称取碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸；所述碳纤维粉、环氧树脂、甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂、DMP-30促进剂和硝酸的质量份数为：碳纤维粉20份，环氧树脂50份，甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂40份，DMP-30促进剂1.5份，硝酸56.8份；其中所述碳纤维粉中的含碳量大于95％，颗粒直径小于8μm；所述硝酸的浓度为60％；其中碳纤维粉的型号为T700，密度为1.76，环氧树脂的型号为岳阳石化E-51；

S2碳纤维粉的处理：将碳纤维粉放入硝酸中，所述步骤S2中的碳纤维粉和硝酸的体积比为1:5；在70℃的水浴中处理4h；再用纯水洗涤碳纤维粉以去除硝酸，再放入真空干燥箱中进行干燥处理，干燥处理的温度为100℃，干燥时间为7h，备用；

S3环氧树脂基体的制备：将环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂放入烧瓶中，环氧树脂和甲基四氢邻苯二甲酸酐固化剂的质量比例为100：85；将烧瓶放入磁力搅拌器中抽真空搅拌，且进行70℃水浴处理，搅拌5min之后在所述烧瓶中加入DMP-30促进剂，所述DMP-30促进剂质量分数占环氧树脂质量分数的2％；再次搅拌8min，获得环氧树脂基体；

S4金属模具的处理：将金属模具的表面用酒精进行处理，确保表面洁净无脏污；后将所述金属模具放入真空干燥箱中进行干燥处理，干燥处理的温度为130℃，干燥时间为20min；干燥后取出所述金属模具，并将所述金属模具的表面喷涂脱模剂，然后再次放入真空干燥箱中进行硫化处理，硫化处理的温度为170℃，处理时间为15min；

S5碳纤维粉与环氧树脂基体混合处理：将步骤S2干燥后的碳纤维粉加入步骤S3的环氧树脂基体中，将碳纤维粉和环氧树脂基体的混合液加入球磨机中进行充分混合，混合的时间为10min；再将充分混合后的混合液导入硫化后的所述金属模具中等待成型，等待成型的时间为5h；成型后对所述金属模具进行脱模处理，获得改性后的环氧树脂基体，其中脱模剂为东莞市佳丹润滑油有限公司生产的佳丹JD-909A。

最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。