[发明专利]一种超疏水复合材料的制备方法

说明书

本发明属于连续纤维增强树脂基复合材料制备技术，涉及一种超疏水复合材料的制备方法。本发明通过一种简单工艺制备纳米粒子修饰的载体模板，应用于树脂基复合材料，复合材料固化后去除载体模板，即能实现复合材料表面原位形成超疏水性能，无需进行打磨、喷涂等后处理。本发明利用市场上批量生产的连续纤维织物作为模板，并作为纳米材料的载体，原料易于获得，制备方法非常简单。本发明通过选择不同预处理方法处理连续纤维织物，可以使纤维表面产生少量化学键，具有一定反应活性。本发明相对于已有的复合材料表面超疏水处理方法，本发明不需要对固化后的复合材料进行打磨或刻蚀或喷涂等复杂工序的后处理。

技术领域

本发明属于连续纤维增强树脂基复合材料制备技术，涉及一种超疏水复合材料的制备方法。

背景技术

近年来，具有特殊浸润性能的超疏水材料受到人们的广泛关注。由于超疏水材料表面不会被水浸湿，具有防水、防雾、防冰、防雪、防霜、防污染和自清洁的特性，在工农业生产和日常生活中都有广阔的应用前景。目前制备超疏水表面的方法包括化学气相沉积法、等离子体聚合法、溶胶-凝胶法，层-层沉积技术，模板法，自组装技术等，这些工艺方法在实际使用中均受到基材种类、设备有效工作腔体尺寸等限制，成本高、工序复杂，很多方法对于复合材料并不适用。因此需要发展一种适用于制备超疏水复合材料的工艺方法。对节省材料成本和拓展复合材料应用范围具有重要的促进作用。

专利CN103121006B公开了一种超疏水表面的制备方法，在金属或树脂基复合材料基体表面实施表面微米凹坑粗糙化处理，然后对微米凹坑化基体表面进行低表面能物质修饰，固化形成纳米尺度的花纹状突起结构，此种方法采用模板压制方法构造表面微结构，在一些较软金属及形状简单的材料上容易实施，但不适用于固化后的树脂基复合材料或复杂曲面外形的复合材料。专利CN 106567239 A公开了一种超疏水纤维材料及其制备方法，需要对纳米材料进行高温真空活化处理，且纳米材料与纤维表面仅为范德华力连接，无粘合剂等，未实现复合材料应用。专利CN201110077761公开了一种利用热喷涂制备疏水涂层的方法，其过程首先使用热喷涂技术在基体表面喷涂复合粉末(微米级金属或合金粉末包覆的纳米级陶瓷粉)，然后进行疏水涂层修饰。专利CN20101064798.5公开了一种具有超疏水表面的聚合物基复合材料及其制备方法，包括处理已固化的复合材料表面，刷涂树脂体系，喷涂金属氧化物纳米粉体。其本质仍然是在复合材料表面涂覆超疏水涂层。CN105504324A公开了一种超疏水仿生表面的树脂基复合材料的制备方法，其方法包括打磨、激光加工树脂基复合材料表面微结构喷涂粘接层、喷涂第二涂料层，依靠多次喷涂涂料层实现复合材料的表面超疏水性能。因此提供一种固化后即可形成超疏水表面的树脂基复合材料制造方法成为本领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是：提供一种简单易用、可规模化操作、可用于复杂型面的原位形成超疏水表面功能复合材料制备方法。

本发明的技术方案是：其步骤包括：

(1)预处理连续纤维织物

采用溶剂洗涤或加热或两者结合的方式去除连续纤维表面的上浆剂或浸润剂；

(2)制备纳米粒子分散液

采用溶液混合搅拌的方式制备纳米粒子分散液；

(3)连续纤维织物在纳米粒子分散液中的浸渍

将步骤(1)经过预处理的连续纤维织物浸入上述纳米粒子分散液中，或将连续纤维织物的一个表面，使用胶带或其它薄膜覆盖后，将纳米粒子分散液均匀、完全滴加在连续纤维织物的另一个表面上，于通风条件下静置或加热至溶剂完全挥发；得到纳米粒子与连续纤维混杂的载体模板；

(4)载体模板低表面能改性处理

将上述载体模板使用低表面能修饰剂溶液进行浸泡，于通风处静置晾干后，进一步在烘箱中烘干，得到低表面能改性的载体模板；

(5)复合材料制备