一种利用真空灌注方法制备复合材料的工艺与流程

本发明涉及复合材料，具体为一种利用真空灌注方法制备复合材料的工艺。

背景技术：

1、复合材料是利用特定成型工艺将两种或两种以上不同性质的材料结合起来形成的一种多相材料；各材料性能取长补短，产生协同效应，使复合材料具有更优于原组分的性能，进而取得了广泛应用。

2、为了减少环境污染，国家对清洁能源的开发和利用越来越重视，未来风力发电在我国将具有巨大的发展空间。风机叶片是风力发电的重要组成部分，且基本上都是由复合材料制成，并朝着大型化、低成本、高强度和轻量化的方向发展。目前风机叶片主要采用真空灌注方法制备，要求树脂固化后具有良好的力学性能，且风机叶片在野外使用，无法避免光老化和细菌侵蚀，因此设计开发了具有良好的力学性能、抗菌性和抗紫外线性的聚氨酯树脂复合材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用真空灌注方法制备复合材料的工艺，以解决现有技术中存在的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种复合材料，所述聚氨酯树脂复合材料是由改性聚氨酯树脂、邻氨基二苯胺丙二腈和乙胺苯丙炔醛混合反应制得。

4、进一步的，所述改性聚氨酯树脂是由原儿茶醛、4,4ˊ,4〞-三苯甲烷三异氰酸酯和改性环氧树脂混合反应制得。

5、进一步的，所述改性环氧树脂是由改性碳纳米纤维和环氧树脂混合反应制得。

6、进一步的，所述改性碳纳米纤维是由5,6-二氨基-4-羟基-2-萘羧酸对碳纳米纤维改性制得。

7、进一步的，一种利用真空灌注方法制备复合材料的工艺，所述利用真空灌注方法制备复合材料的工艺，包括以下制备步骤：

8、(1)将碳纳米纤维和5,6-二氨基-4-羟基-2-萘羧酸按质量比1：2～1：4混合，在4～5khz下超声震荡20～30min，以8～10ml/min滴入碳纳米纤维质量0.4～0.6倍的质量分数为90～98％的硫酸溶液，升温至60～70℃，以360～380r/min搅拌2～4h，过滤，在30～40℃、真空度0.01～0.02mpa下干燥2～4h，制得改性碳纳米纤维；将环氧树脂和改性碳纳米纤维按质量比1：0.4～1：0.8混合，以200～300r/min搅拌30～40min，加入环氧树脂质量0.1～0.2倍的无水三氯化铝，升温至140～160℃，继续搅拌0.5～2h，以2～4m3/min通入环氧树脂质量5～10倍的氢气，继续搅拌30～32h，制得改性环氧树脂；将原儿茶醛和4,4ˊ,4〞-三苯甲烷三异氰酸酯按质量比1：0.8～1：1混合，以100～120r/min搅拌6～8min，升温至115～125℃，在0.01～0.02mpa下真空脱水1～2h，降温至85～95℃，加入原儿茶醛质量0.1～0.2倍的辛酸亚锡，以440～460r/min搅拌50～70min，再加入原儿茶醛质量0.1～0.2倍的改性环氧树脂，继续搅拌100～140min，加入原儿茶醛质量0.2～0.3倍的丙酮，继续搅拌10～20min，降温至65～75℃，加入原儿茶醛质量0.1～0.2倍的辛酸亚锡，继续搅拌50～70min，降温至35～45℃，以45～55ml/min加入原儿茶醛质量0.1～0.2倍的混合溶液a，以1100～1300r/min搅拌8～12min，制得改性聚氨酯树脂；

9、(2)将改性聚氨酯树脂、亚硫酸氢钠和去离子水按质量比1：0.2：4～1：0.3：6混合，在氮气保护条件下，以200～300r/min搅拌4～6h，加入改性聚氨酯树脂质量0.6～0.8倍的邻氨基二苯胺丙二腈，升温至100～102℃，继续搅拌9～11h，降温至室温，过滤，用去离子水洗涤4～6次，制得混合物a；在-5～-1℃，将混合物a、乙胺苯丙炔醛和去离子水按质量比1：0.2：4～1：0.3：6混合，以200～300r/min搅拌2～4h，加入混合物a质量2～3倍的质量分数为48～52％的盐酸溶液，继续搅拌11～15min，过滤，制得混合物b；将混合物b和乙酸酐按质量比1：2～1：4混合，以200～300r/min搅拌30～50min，升温至139～141℃，继续搅拌8～10min，过滤，用甲醇洗涤4～6次，加入混合物b质量2～4倍的乙酸酐，升温至50～60℃，继续搅拌8～10min，降温至室温，过滤，再用甲醇洗涤4～6次，制得混合物c；将混合物c和二甲苯按质量比1：2～1：4混合，以2000～3000r/min搅拌6～8min，加入混合物c质量0.1～0.3倍的raney镍(w—2型)，升温至141～142℃，继续搅拌14～16h，降温至38～42℃，过滤，得到混合物d；将混合物d和无水乙醇按质量比1：2～1：4混合，升温至78～82℃，以200～300r/min搅拌18～22min，过滤，得混合物e；在48～52℃下，将混合物e以80～100ml/min倒入真空度为0.01～0.02mpa的真空袋中，倒满后，静置1.9～2.1h，在0.01～0.02mpa下真空脱泡9～11min，放置22～26h后，取出，在70～80℃烘2～8h，冷却至室温，制得聚氨酯树脂复合材料。

10、进一步的，步骤(1)所述混合溶液a是由聚二甲基硅氧烷和去离子水按质量比1：2～1：3混合制得。

11、进一步的，步骤(2)所述邻氨基二苯胺丙二腈的制备方法为：将二氯丙二腈和邻氨基二苯胺按摩尔比1：0.9～1：1.1混合，以20～30r/min搅拌3～5min，加入二氯丙二腈质量0.1～0.2倍的无水三氯化铝，升温至88～92℃，继续搅拌6～8h，制得邻氨基二苯胺丙二腈。

12、进一步的，步骤(2)所述乙胺苯丙炔醛的制备方法为：将2-氯乙胺和苯丙炔醛按摩尔比1：0.9～1：1.1混合，以20～30r/min搅拌3～5min，加入2-氯乙胺质量0.1～0.2倍的无水三氯化铝，升温至88～92℃，继续搅拌6～8h，制得乙胺苯丙炔醛。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

14、本发明制备的聚氨酯树脂复合材料是由改性聚氨酯树脂、邻氨基二苯胺丙二腈和乙胺苯丙炔醛混合反应制得；具有良好的力学性能、抗菌性和抗紫外性。

15、首先，5,6-二氨基-4-羟基-2-萘羧酸上的羧基和碳纳米纤维表面羟基反应，制得改性碳纳米纤维，能在基体裂纹面上桥接，阻止裂纹引发和扩展，提高复合材料的力学性能；改性碳纳米纤维上的氨基和环氧树脂中的环氧基团反应，形成具有超支化结构的改性环氧树脂，进一步提高复合材料的力学性能；然后，原儿茶醛上的羟基和4,4ˊ,4〞-三苯甲烷三异氰酸酯上的异氰酸酯基团反应，改性环氧树脂上残余的环氧基团、羟基和4,4ˊ,4〞-三苯甲烷三异氰酸酯上的异氰酸酯基团反应，形成互穿网络结构的改性聚氨酯树脂，进一步提高复合材料的力学性能。

16、其次，改性聚氨酯树脂上的苯醛与部分邻氨基二苯胺丙二腈上的邻氨基二苯胺反应，生成苯并咪唑衍生物，使聚氨酯树脂复合材料具有抗菌的效果；部分邻氨基二苯胺丙二腈上的苯胺和乙胺苯丙炔醛上的丙炔醛反应，生成β-苯胺基丙烯醛缩苯胺，β-苯胺基丙烯醛缩苯胺和邻氨基二苯胺丙二腈上的丙二腈反应，生成3-(n-乙酰基)苯胺基烯丙叉基丙二腈，乙胺苯丙炔醛上的乙胺缩合生成二乙胺，3-(n-乙酰基)苯胺基烯丙叉基丙二腈和二乙胺反应，生成以乙基为供电子基团，腈基为吸电子基团的具有“供电子→吸电子”共轭结构的丁二烯类化合物，能够产生良好的光吸收性能，使聚氨酯树脂复合材料具有抗紫外效果。