[发明专利]一种添加剂及其制备方法、以及包含该添加剂的复合材料

说明书

本发明属于碳纤维添加剂领域，具体涉及一种添加剂，按重量份计包括埃洛石/炭纳米材料1‑5份、蒙脱石/炭纳米材料1‑5份和有机溶剂1‑5份；所述埃洛石/炭纳米材料包括呈中空管状结构的埃洛石以及均匀分散在片状结构的埃洛石外表面的炭颗粒，所述中空管状结构的埃洛石的管长为0.5‑1μm，管直径为50‑80nm；所述蒙脱石/炭纳米材料包括呈片状结构的蒙脱石以及均匀分散在片状结构的蒙脱石表面的炭颗粒，所述片状结构的蒙脱石的叶片长度为0.8‑1μm，叶片厚度为26‑50nm，叶片宽度为0.2‑0.35μm。本发明的有益效果是：原料价格低廉易得，改性后的复合材料既具有较高的机械性能，又具备良好功能性。

技术领域

本发明属于碳纤维添加剂领域，具体涉及一种添加剂及其制备方法、以及包含该添加剂的复合材料。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料具有高强度、耐腐蚀性和卓越的设计灵活性等优良的特征，使得其在汽车、航空航天和自动化等领域具有广泛的应用。由于碳纤维是高温制备，碳纤维与环氧树脂界面结合并不牢固。添加纳米材料于环氧树脂基体中，可以改善树脂与纤维的界面结合，提高碳纤维/环氧树脂复合材料性能。常用的添加剂有碳基材料如碳纳米管、石墨烯等，以及无机纳米颗粒如蒙脱土、SiO₂等。碳材料属人工合成材料，价格较为昂贵，无机纳米颗粒价格低廉易得，但改性后的碳纤维/基体复合材料不具备功能性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种添加剂及其制备方法、以及包含该添加剂的复合材料，该复合材料既具有较高的机械性能，又具备良好功能性。

本发明提供了如下的技术方案：

按重量份计包括埃洛石/碳纳米材料1-5份、蒙脱石/碳纳米材料1-5份和有机溶剂1-5份；

所述埃洛石/碳纳米材料包括呈中空管状结构的埃洛石以及均匀分散在中空管状结构的埃洛石外表面的碳颗粒，所述中空管状结构的埃洛石的管长为0.5-1μm，管直径为50-80nm；

所述蒙脱石/碳纳米材料包括呈片状结构的蒙脱石以及均匀分散在片状结构的蒙脱石表面的碳颗粒，所述片状结构的蒙脱石的叶片长度为0.8-1μm，叶片厚度为26-50nm，叶片宽度为0.2-0.35μm。

本发明还提供了上述添加剂的制备方法，包括如下步骤：

S1，埃洛石/碳纳米材料的制备；

S2，蒙脱石/碳纳米材料的制备；

S3，将埃洛石/碳纳米材料、蒙脱石/碳纳米材料按照上述比例分别加入至有机溶剂中，均匀混合后得到所述添加剂。

优选的，所述S1的具体步骤为将埃洛石、生物质碳源和水按质量比1:(0.5-2)：(15-30)均匀搅拌1-2h，得到混合料，向所述混合料中加入占所述混合料质量0.2-0.8％的催化剂，继续搅拌10-15min，在180-220℃下反应12-48h，冷却至20-30℃，过滤后将滤饼洗涤至中性，干燥、研磨，获得埃洛石/碳纳米材料。

优选的，所述S2的具体步骤为将蒙脱石、生物质碳源和水按质量比1:(0.5-2)：(15-30)均匀搅拌1-2h，得到混合料，向所述混合料中加入占所述混合料质量0.2-0.8％的催化剂，继续搅拌10-15min，在180-220℃下反应12-48h，冷却至20-30℃，过滤后将滤饼洗涤至中性，干燥、研磨，获得蒙脱石/碳纳米材料。

优选的，所述生物质碳源选自纤维素、壳聚糖和果糖中的任意一种。

优选的，所述催化剂为六水合硫酸亚铁铵。

优选的，所述有机溶剂选自丙酮、乙醇、二甲基甲酰胺中的任意一种。

本发明还提供了一种包含所述添加剂的复合材料，所述复合材料通过如下方法制备，