[发明专利]多巴胺改性玻璃纤维-环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种多巴胺改性玻璃纤维‑环氧树脂复合材料的制备方法，包括：配置多巴胺盐酸溶液，调节pH，将玻璃纤维加入多巴胺盐酸溶液中浸泡，避光振荡，将玻璃纤维清洗，烘干；将多巴胺改性的玻璃纤维与环氧树脂共混，得到复合材料，本发明采用多巴胺进行玻璃纤维的表面修饰改性，多巴胺聚合条件简单，环境温和，所得改性玻璃纤维表面的多巴胺形貌分布均匀，厚度可控。本发明中多巴胺自聚合反应流程简单，操作便捷，重复性好，成本低，可实现大规模玻璃纤维的修饰改性及应用。本发明基于多巴胺修饰改性玻璃纤维，通过多巴胺的功能基团与环氧树脂复合材料的有效结合，制备高性能多巴胺修饰玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，具体涉及一种多巴胺改性玻璃纤维-环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

玻纤增强复合材料是以聚合物为基体，以玻纤为增强材料而制成的复合材料，综合了聚合物和玻纤的性能。玻纤增强的复合材料按纤维的长度分类，可分为长纤维复合材料和短纤维复合材料。玻璃纤维按化学组分可分为无碱铝硼硅酸盐(简称无碱纤维)和有碱无硼硅酸盐(简称中碱纤维)。玻璃纤维可用于增强ABS、PP、PET、PA等热塑性塑料，也可广泛用于增强环氧树脂、酚醛树脂等热固性塑料。

环氧树脂作为最重要的热固性树脂之一，因具有固化方便、易于成型加工、粘结性能强、机械力学性能好、电性能及化学稳定性、尺寸稳定性出色且价格低廉等优点，被广泛应用于胶粘剂、涂料、机械和电子材料、塑料模具、复合材料以及结构材料等领域。但环氧树脂固化体系较大的交联密度会导致体系韧性变差(抗冲击性能差)，即脆性大，在很大程度上限制了它们在某些先进技术领域的应用，特别是要求高冲击断裂强度和韧性的材料应用领域。

传统的增强环氧树脂性能的方法，不可避免地对环氧树脂其他力学性能和玻璃化转变温度产生影响。玻璃纤维用作环氧树脂增强剂，由于纤维拔出会使裂纹尖端应力松弛，从而减缓裂纹的扩展，吸收冲击功，起到增韧和增强的目的。另外，纤维分散在树脂基体中，阻止树脂基体片段移动，可以提高树脂的玻璃化转变温度。但玻璃纤维表面光滑，与树脂基体的粘附力较弱，存在界面结合情况差，材料表面容易浮纤、材料成型性能差等缺点，不利于树脂的增韧增强，限制了玻纤增强环氧树脂在某些领域的应用。

传统的玻璃纤维表面改性处理有较多研究及报道，采用的改性方法主要分为物理方法及化学方法，包括浸润、涂覆、偶联剂连接、等离子体处理等等。但大部分方法存在着界面结合不牢固、工艺复杂、成本较高等问题。

多巴胺隶属儿茶酚胺族及苯乙胺族，是大脑中的重要神经递质，参与哺乳动物的诸多活动，尤其在学习记忆、运动调节及药物成瘾过程中起关键作用。如多巴胺在人体内的分泌可直接影响人的情绪，可传递开心、喜悦、兴奋等信息，对治疗抑郁症、帕金森症及阿尔茨海默氏症均有着积极效果。虽然在生物领域中多巴胺的应用研究较为广泛，但在玻璃纤维及符合材料领域中的研究涉及鲜有报道。多巴胺合成方法简单、条件温和，其中的功能基团可以实现与环氧树脂的有效结合，是提升玻璃纤维自身性能、改善玻璃纤维与环氧树脂复合材料界面连接的良好材料。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种多巴胺改性玻璃纤维-环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配置多巴胺盐酸溶液，调节pH到8～10，然后将玻璃纤维加入多巴胺盐酸溶液中浸泡，避光振荡12～48小时，然后将玻璃纤维清洗，30～40℃烘干；得到多巴胺改性的玻璃纤维；

步骤二、将多巴胺改性的玻璃纤维与环氧树脂共混，得到复合材料。

优选的是，所述多巴胺盐酸溶液的浓度为3～10mg/mL；所述玻璃纤维与多巴胺盐酸溶液玻璃纤维质量体积比为1：5～10。