[发明专利]硼纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法

说明书

硼纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法，包括以下步骤：称量石墨烯粉末加入到丙酮溶液中，制备成悬浮液；将聚芳醚酮、环氧树脂、酚醛树脂按照1:1:8的重量混合并加热至熔融后加入悬浮液中形成石墨烯酚醛树脂复合液；硼纤维处理干燥后放入石墨烯酚醛树脂复合液中充分浸润形成浆料；将浆料倒入板材制作模具内；经过凝胶、固化和熟化三个阶段后形成板材；使用数字电阻仪测量出加载力与电阻率变化曲线，完成该板材压力传感标定测量。本发明利用在压力作用下石墨烯电阻率变化的特性，制作出可以通电加热、对压力变化敏感并可实时监测的玻璃纤维增强酚醛树脂板材。制作出来的板材在保持其密度小、强度高的前提下，模量更大，耐磨性更强。

技术领域

本发明属于聚合物基纳米和硼纤维技术领域，具体涉及一种具有加热与应力感知功能的硼纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法。

背景技术

硼纤维是高性能复合材料重要的纤维增强体之一，是用化学气相沉积法使硼纤维沉积在钨丝或碳纤维芯材上制得的直径为100—200μm的连续单丝。它具有相对于其他陶瓷纤维难以比拟的高强度、高模量和低密度等特点。

酚醛树脂是由人工合成的一类高分子聚合物。勒醛树脂在产品的成型加工中，由于其良好的耐热性，原料成本低，同其他原料相比有较好的经济效益。采用环氧改性后，酚醛树脂的性能进一步提高。

石墨烯作为一种纳米碳材料，在常温下石墨烯的电子迁移率超过15000 cm²/（V·S），而电阻率只约10^-6 Ω·cm，为目前电阻率最小的材料；石墨烯具有优异的热导性能，其导热系数可高达5300W/m·K，远高于碳纳米管和金刚石。石墨烯既具有高强度、高弹模和强韧性等力学性能，又具有优异的导热、导电、电磁等功能性能而赋予酚醛树脂基硼纤维增强复合材料功能/智能性能。随着石墨烯价格的大幅度下降，将石墨烯应用于复合材料领域无疑具有重大应用前景。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种在保持其密度小、强度高的前提下，能够通电加热、感知板材压力变化的硼纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：硼纤维增强酚醛树脂的板材成型及应力测定方法，包括以下步骤：

（1）、将石墨烯经过机硅烷修饰后形成石墨烯粉末；

（2）、称量一定重量的石墨烯粉末分批加入到丙酮溶液中，然后将其置于超声仪中对混合溶液超声处理，制备成分散均匀的悬浮液；

（3）、将聚芳醚酮、环氧树脂、酚醛树脂按照1:1:8的重量比称量备用；

（4）、将称量好的聚芳醚酮与环氧树脂混合，将混合物在一定温度下熔融得预聚体，然后将预聚体用粉碎机打成粉末，并通过80目的细筛；用搅拌机将预聚体粉末和已称量的酚醛树脂混合形成酚醛树脂混合物，加热至软化温度以上，使酚醛树脂混合物处于熔融流动状态；

（5）、将熔融的酚醛树脂混合物加入步骤（2）制备的悬浮液中，使用搅拌机慢速搅拌后再快速搅拌至混合均匀，形成石墨烯酚醛树脂复合液；

（6）、将硼纤维放入石墨烯酚醛树脂复合液中充分浸润形成浆料；

（7）、将正电极和负电极分别埋设在板材制作模具内侧壁的对角位置，留出接线端子；

（8）将步骤（6）中的浆料倒入板材制作模具内，采用振动法排出气泡，直到达到设计厚度；

（9）、浆料在板材制作模具内依次经过凝胶、固化和熟化三个阶段后形成板材，正电极和负电极粘附到板材上并与板材一体脱模；

（10）、将板材放置一定时间后，按照一定的支撑方法，采用中心加载法对板材进行加载压力，正电极和负电极连接数字电阻仪，数字电阻仪测量出加载力与电阻率变化曲线，完成该板材压力传感标定测量。