[发明专利]一种二维材料改性玻璃纤维复合材料及其制作方法

说明书

一种二维材料改性玻璃纤维复合材料，玻璃纤维拉丝生产的过程中，在线使用处理后的二维材料对玻璃纤维进行表面改性处理；另一目的是提供一种二维材料改性玻璃纤维复合材料的制作方法。本发明具有如下的优点：能够将二维材料更有效地均匀分散涂覆在玻璃纤维上，进一步增大纤维与基体相互作用面积及界面结合力，以使得树脂复合材料的导热性和机械性能更加优异，其界面剪切强度提升约99.32%，拉伸强度提高了13.29%，拉伸模量提升了27.36%，导热导电效果也得到大大增强。此外，本发明的方法工艺简单，成本低廉，实用性好。

技术领域

本发明涉及玻璃纤维复合材料，具体涉及一种二维材料改性玻璃纤维复合材料及其制作方法。

背景技术

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

二维材料，是指电子仅可在两个维度的纳米尺度(1-100nm)上自由运动(平面运动)的材料，如纳米薄膜、超晶格、量子阱。如氮化硼、二硫化钼等，也具有良好的机械性能和化学稳定性。

石墨烯也是二维材料之一，其作为碳的同素异形体，是碳原子按sp2轨道杂化形成的具有蜂窝状结构的单层二维晶体材料，石墨烯具有的良好的机械性能、化学稳定性等也将在复合材料等领域有着广阔的应用前景。

目前，虽然有将石墨烯涂覆在玻璃纤维表面上以增强玻璃纤维的物理性能，扩大其在树脂材料等领域的应用，但是改善效果并不是很理想，还有待进一步增强，且没有很好的利用其他二维材料。

发明内容

本发明的目的就是提供一种二维材料改性玻璃纤维复合材料，本发明能够将二维材料更有效地均匀分散涂覆在玻璃纤维上，且进一步增大纤维与基体相互作用面积及界面结合力，以使得树脂复合材料的导热性和机械性能更加优异。

本发明的另一目的就是提供一种二维材料改性玻璃纤维复合材料的制备方法，操作简便，成本低廉，实用性好。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种二维材料改性玻璃纤维复合材料，玻璃纤维拉丝生产的过程中，在线使用处理后的二维材料对玻璃纤维进行表面改性处理；二维材料为枝节官能团的石墨烯、掺杂石墨烯、二维氮化硼、二维过渡金属硫化物或二硫化钼中的一种或多种组合；枝节官能团的石墨烯为羧基、羟基或氨基中的一种或多种组合；掺杂石墨烯为掺氮氧化石墨烯、氮硫共掺杂石墨烯或合成硫掺杂石墨烯中的一种或多种组合；玻璃纤维为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的一种或多种组合。

本发明的另一目的是通过这样的技术方案实现的，一种二维材料改性玻璃纤维复合材料的制作方法，包括以下步骤：

S1，将3.4～4.2Kg硅烷偶联剂与135～170Kg去离子水混合，搅拌25～35分钟，加入增塑剂与Ph调节剂各7.5～9.5Kg，控制Ph为8～9，形成溶液A；

S2，将25～32Kg粘合剂与34～42Kg去离子水混合，形成溶液B；

S3,将9～12Kg助剂与34～42Kg去离子水混合，搅拌40～50分钟，形成溶液C；

S4，溶液A、B、C与28～35Kg石墨烯水溶液混合形成溶液D，搅拌10～20分钟；之后放入16～24℃的环境中20～25分钟；

S5，将S4处理后的溶液D放入容器中，在玻璃纤维在线拉丝过程中完成，玻璃纤维在玻璃液加热熔融从漏板拉出后，在其未全部冷确，即温度在100～400℃时，完成与溶液D的浸渍。