專利名稱：：用于輕質(zhì)運(yùn)動器械的環(huán)氧/poss/碳纖維納米復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種納米復(fù)合材料，尤其是涉及一種主要用于輕質(zhì)運(yùn)動器械，特別是網(wǎng)球拍、羽毛球拍制造的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
：競技運(yùn)動的發(fā)展，對運(yùn)動器材的材料提出了更高的要求?，F(xiàn)代運(yùn)動器襯制造業(yè)中巳使用了接近宇航工業(yè)和軍事工業(yè)產(chǎn)品的材質(zhì)。人們發(fā)現(xiàn)，將碳纖維與塑料混合，得到的材料在可塑性和剛性強(qiáng)度上可以與鋁合金媲美，但重量卻可以大大減輕。美國專利US20080166511,US20030124355，US20030082385，US7005185，US7005185公開了碳纖維/環(huán)氧復(fù)合材料的制備、工藝及其應(yīng)用。環(huán)氧碳纖維復(fù)合材料是由碳纖維和環(huán)氧樹脂制備的復(fù)合材料，是以環(huán)氧樹脂為基體，碳纖維為增強(qiáng)體，采用先進(jìn)復(fù)合材料的成型加工方法制備而成的一系列高性能復(fù)合材料。環(huán)氧碳纖維復(fù)合材料作為先進(jìn)復(fù)合材料的一個最重要的分支，具有比強(qiáng)度和比模量高，可設(shè)計(jì)性好，抗疲勞性好，耐腐蝕，結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好，以及便于大面積整體成型的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，還有特殊的電磁性能和吸波隱身作用，充分體現(xiàn)了集結(jié)構(gòu)承載和功能于一體的特點(diǎn)，得到了廣泛應(yīng)用。采用環(huán)氧/碳纖維復(fù)合材料作為結(jié)構(gòu)材料的輕質(zhì)運(yùn)動器械很多，如水上體育用品如皮艇、賽艇、滑艇、帆船、帆板、沖浪板等；球類運(yùn)動器材網(wǎng)球拍、羽毛球拍及壘球棒、籃球架的籃板等；冰雪運(yùn)動中滑雪板、滑雪杖、雪撬、冰球棒等。跳高運(yùn)動用的撐桿、射箭運(yùn)動的弓和箭等也都選用復(fù)合材料代替?zhèn)鹘y(tǒng)材料。環(huán)氧樹脂屬于熱固性樹脂，和固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)后即形成不溶不熔的三維體型結(jié)構(gòu)聚合物，但是通常交聯(lián)以后環(huán)氧樹脂的脆性較大，抗沖擊和抗應(yīng)力性能較差，因此需要對其進(jìn)行增韌改性，這方面的研究已成為環(huán)氧樹脂改性研究領(lǐng)域的一個重要組成。自從20世紀(jì)80年代出現(xiàn)納米復(fù)合材料的概念以來，環(huán)氧樹脂基納米復(fù)合材料的研究也受到了重視。許多研究發(fā)現(xiàn)用無機(jī)納米微粒改性環(huán)氧樹脂可以同時(shí)起到增韌和增強(qiáng)的效果，如果用功能納米材料改性還可以制備各種具有阻燃、阻隔等特殊性能的納米復(fù)合材料。此外，也有研究發(fā)現(xiàn)利用嵌段共聚物在環(huán)氧樹脂基質(zhì)中自組裝形成納米結(jié)構(gòu)，可以制得性能優(yōu)異的新型環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料，如Guo等(Guoetal.JournalofPolymerScience:PartB:PolymerPhysics,2003,41,1994-2003)研究了聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚物嵌段聚異戊二烯改性環(huán)氧體系，成功地控制嵌段共聚物在環(huán)氧中的納米形態(tài)；Wu等(Wuetal.JournalofPolymerScience:PartB:PolymerChemistry,2005，43,1950-1965)以聚氧化乙烯嵌段聚氧化丙烯改性環(huán)氧體系，發(fā)現(xiàn)蠕蟲狀納米機(jī)構(gòu)可以使環(huán)氧體系增韌4倍之多。類似關(guān)于嵌段聚合物的報(bào)道還有很多，其主要缺點(diǎn)是難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)增韌和增強(qiáng)。近年來涌現(xiàn)出一類齊聚籠型倍半硅氧垸材料(以下簡稱POSS)，具有納米尺寸和有機(jī)一無機(jī)雜化結(jié)構(gòu)，是一類有潛力的聚合物改性填料。由于其無機(jī)硅氧籠外層被有機(jī)基團(tuán)包覆，使得其與聚合物的相容性得到改善。表面還具有活性官能團(tuán)可以化學(xué)鍵合到聚合物網(wǎng)絡(luò)中去。在聚合物中，籠型結(jié)構(gòu)發(fā)生自組裝形成納米團(tuán)簇，具有合適尺寸，對聚合物有增強(qiáng)增韌效果，并改善聚合物熱性能。關(guān)于POSS應(yīng)用于環(huán)氧體系增強(qiáng)增韌的研究大多停留在實(shí)驗(yàn)室理論研究階段，如Zucchi等(Zucchietal.Macromolecules，2007，40，1274-1282)研究了POSS在環(huán)氧預(yù)反應(yīng)體系的POSS形態(tài)結(jié)構(gòu)和結(jié)晶性能，Strachota等(Strachotaetal.Polymer，2007，48，3041-3058)研究了POSS存在下的環(huán)氧固化動力學(xué)及POSS聚集形態(tài)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種用于輕質(zhì)運(yùn)動器械的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料及其制備方法。所述環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料是由單官能團(tuán)全封閉八聚籠形倍半硅氧烷(POSS)改性環(huán)氧碳纖維復(fù)合材料而制得。本發(fā)明所述的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料包括碳纖維、POSS和環(huán)氧樹脂固化物，按質(zhì)量百分比，碳纖維20%60%，POSS0.5%20%，環(huán)氧樹脂固化物30%70%。所述的環(huán)氧樹脂固化物最好為環(huán)氧樹脂和固化劑的固化物。環(huán)氧樹脂為商品環(huán)氧樹脂，即分子中含有兩個或多個環(huán)氧基團(tuán)的化合物，如縮水甘油醚，縮水甘油胺，縮水甘油酯等；其中縮水甘油醚有雙酚A型，雙酚F型及雙酚S型等；縮水甘油胺有苯胺縮水甘油胺，二氨基二苯甲烷四縮水甘油胺，N，N-二縮水甘油對氨基酚縮水甘油醚，間二甲苯胺四縮水甘油胺等；縮水甘油酯有二縮水甘油對(鄰)苯二甲酸酯等。固化劑為與所述環(huán)氧樹脂配合使用的胺類或酸酐類化合物等，胺類如乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、異弗爾酮二胺、二(4-氨基環(huán)己基)甲垸、雙氰胺、間苯二胺、4，4-二氨基二苯甲垸、4，4-亞甲基雙(2，6-二乙基苯胺)、3，3-二氨基二苯砜、4，4-二氨基二苯砜、EponHPT固化劑1061、EponHPT固化劑1062、間苯二甲撐二胺等；酸酐類如鄰苯二甲酸酐、偏苯三甲酸酐、均苯四甲酸酐、3，3，4，4-苯酮四縮酸二酐、六氫鄰苯二甲酸酐、甲基六氫鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基四氫鄰苯二甲酸酐、納迪克酸酐、甲基納迪克酸酐、5甲基環(huán)己烯四羧酸二酐等。為改善固化條件和固化效果，可在環(huán)氧樹脂固化物中加入促進(jìn)劑，促進(jìn)劑可選自叔胺類<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>的2，4，6-三(二甲氨甲基)苯酚(DMP30)，取代咪唑類的R2,其中R^為一H，<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>如四國化成的2MZ，2PZ，2E4MZ,2E4MZ-CN，2P4MZ，2MA-OK，2MZ-A，C11Z;乙酰丙酮鹽的乙酰丙酮鋁，乙酰丙酮銅，乙酰丙酮鉻等。所述促進(jìn)劑的加入量按質(zhì)量百分比為環(huán)氧樹脂的05%。所述POSS的結(jié)構(gòu)式如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中R基團(tuán)為非反應(yīng)型基團(tuán)，Rl為活性官能團(tuán)，根據(jù)R，Rl分類，POSS可以是表l中所述之一。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>所述環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟1)選擇一種帶有活性官能團(tuán)的POSS，根據(jù)其活性官能團(tuán)的性質(zhì)選擇超過化學(xué)計(jì)量比0.120倍的環(huán)氧樹脂或固化劑與其反應(yīng)，得到改性POSS;2)按質(zhì)量百分比，碳纖維為20%60%，POSS為0.5%20%，環(huán)氧樹脂固化物為30%70%的配比將碳纖維加入步驟1)制備的改性POSS及環(huán)氧樹脂和固化劑的丁酮溶液的混合溶液中，溶液濃度為室溫下粘度為0.120kcps;3)將浸漬了步驟2)溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在固定物上，待溶劑揮發(fā)完畢，卸下固定物，得到環(huán)氧和POSS包覆的碳纖維網(wǎng)格面；4)將步驟3)得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成產(chǎn)品形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模，即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。所述固化劑的用量以滿足環(huán)氧樹脂和POSS官能團(tuán)反應(yīng)完全的化學(xué)計(jì)量為準(zhǔn)，即當(dāng)固化劑為胺類時(shí)，體系氨基的總活潑氫與環(huán)氧基摩爾數(shù)相等；當(dāng)固化劑為酸酐類時(shí)，體系的總羧酸酐基與環(huán)氧基摩爾數(shù)相等。POSS是由Si-0組成內(nèi)部無機(jī)骨架，外部連接有機(jī)基團(tuán)的納米級三維結(jié)構(gòu)體系，R為非反應(yīng)型有機(jī)基團(tuán)，Rl為活性官能團(tuán)。POSS改性技術(shù)正是基于直徑為2nm左右的POSS分子，利用其官能團(tuán)可均勻地直接嫁接到基體樹脂的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，其余有機(jī)基團(tuán)在基體樹脂中自組裝成為約20nm的納米微相。POSS納米粒子與基體樹脂親和性良好，無需表面疏水化改性。POSS團(tuán)簇以納米尺度彌散在基體中，具有極大的有機(jī)/無機(jī)界面層比表面，只需加入很少的添加量，就可以使產(chǎn)品性能呈現(xiàn)很大的提升。本發(fā)明將POSS引入環(huán)氧碳纖維復(fù)合材料中，所制備的納米復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)(1)高硬度，高模量，高抗沖擊性POSS以納米狀態(tài)分散于高分子基體中，由于其粒子尺寸接近分子水平，可以引發(fā)大量銀紋，同時(shí)又能終止這些銀紋，而且也可引發(fā)基體樹脂的超塑性形變，故可以吸收大量的能量，提高基體的抗沖擊性。POSS的加入可使聚合物強(qiáng)度大幅度提高，并大大增加聚合物的彈性模量和硬度，且基本不改變原有聚合物的應(yīng)力一應(yīng)變特性，從而在提供有效強(qiáng)度的前提下減輕重量。(2)提高耐磨損疲勞老化"各向異性現(xiàn)象"是復(fù)合材料的一個特點(diǎn)。由于在球拍制造中應(yīng)用了纖維編織復(fù)合材料，在具體設(shè)計(jì)和應(yīng)用復(fù)合材料作為網(wǎng)球拍時(shí)，存在各向磨損的差異。因而在磨損學(xué)方面，橫向抗磨損性能要優(yōu)于軸向。POSS技術(shù)使納米粒子均勻填充到纖維與基體樹脂中，提高商品的耐磨損疲勞老化性。同時(shí)，磨損時(shí)脫粘的納米填料具有很強(qiáng)的表面活性，易于在微裂紋處形成細(xì)密的薄層，即潤滑的效果。這些因素均有利于大大減緩球拍由于常規(guī)微米級無機(jī)顆粒脫落滯留在摩擦界面后的磨損。G)改進(jìn)吸震性受力結(jié)構(gòu)的自震頻率除與形狀有關(guān)外，還同結(jié)構(gòu)材料的比模量平方成正比，POSS技術(shù)能提高產(chǎn)品的比模量，可以有較高的自震頻率。POSS的超高比表面有較大的吸收震動能量的能力，能提高材料的震動阻尼。吸震性的提高，有利于加強(qiáng)運(yùn)動員在運(yùn)動器械承受沖擊時(shí)對運(yùn)動器械的控制。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。實(shí)施例中所用POSS(1)POSS(30)均來自HybridPlastics,POSS(31)POSS(36)以專利CN101220052的方法合成。實(shí)施例中所用環(huán)氧樹脂主要為殼牌公司(Shell.Co卬丄td)產(chǎn)品。實(shí)施例11)10mmol環(huán)氧樹脂DenacolEX251(雙酚S型縮水甘油醚)+lmmolPOSS(2)，110°C反應(yīng)3h得到含改性POSS的混合溶液，備用。2)按等化學(xué)計(jì)量比將步驟l得到的改性POSS與組分DenacolEX251和三乙烯四胺的丁酮溶液混合，控制溶液在室溫粘度lkcps，備用。3)將碳纖維在上述溶液中浸漬后按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在離形紙筒上，待溶劑揮發(fā)完畢，剪開紙筒得到環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面。4)將步驟3得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成網(wǎng)球拍形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模即得由環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料制成的網(wǎng)球拍，其中POSS含量lwt^，碳纖維含量60wt%。按國標(biāo)方法檢測其拉伸強(qiáng)度(MPa)、彎曲強(qiáng)度(MPa)、剪切強(qiáng)度(MPa)、剝離強(qiáng)度(MPa)和拉伸模量(Gpa)、彎曲模量(Gpa)等各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)，結(jié)果見表2。實(shí)施例26將步驟l的POSS(2)分別換成POSS(1)，POSS(3)，POSS(4)，POSS(5)，POSS(6);其余同實(shí)施例1。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例71)用5mmol環(huán)氧樹脂Epikote825(雙酚A型縮水甘油醚)+lmmolPOSS(11)，170。C反應(yīng)10h得到含改性POSS的混合溶液。備用。2)配制組分Epikote825+4，4-二氨基二苯甲烷+步驟l得到的改性POSS(等化學(xué)計(jì)量比)的丁酮溶液，室溫粘度10kcps。備用。3)將浸漬了步驟2溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在紙筒上，待溶劑揮發(fā)完畢，剪開紙筒得到環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面。4)將步驟3得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成產(chǎn)品形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。固化，脫模，即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其中POSS含量5wt^，碳纖維含量50%。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例812將POSS(11)分別換成POSS(7)，POSS(8)，POSS(9)，POSS(10)，POSS(12);其余同實(shí)施例7。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例131)20mmol環(huán)氧樹脂Epon862(雙酚F型縮水甘油醚)+lmmolPOSS(14),80。C反應(yīng)20h得到含改性POSS的混合溶液。備用。2)配制組分Epon862+4，4-二氨基二苯甲垸；(等化學(xué)計(jì)量比)的丁酮溶液，室溫粘度O.lkcps。備用。3)將浸漬了步驟2中溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在紙筒上，固化，剪開紙筒得到環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面。4)將步驟3得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面編織成設(shè)計(jì)的形態(tài)置于模具中，并按化學(xué)計(jì)量比加入(Epon862+4，4-二氨基二苯甲烷+步驟1得到的改性POSS混合溶液)，固化，脫模，后處理，即得成品，POSS含量0.5wtX。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例1418:將POSS(14)分別換成POSS(13)，POSS(15)，POSS(16)，POSS(17)，POSS(18);其余同實(shí)施例13。實(shí)施例191)2mmo14，4-二氨基二苯砜+lmmolPOSS(19)，140。C反應(yīng)10h得到含改性POSS的混合溶液。備用。2)配制組分Epikote1001(雙酚A型縮水甘油醚)+4，4-二氨基二苯砜+步驟l得到的改性POSS(等化學(xué)計(jì)量比)的丁酮溶液，室溫粘度10kcps。備用。3)將浸漬了步驟2溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在紙筒上，待溶劑揮發(fā)完畢，剪開紙筒得到環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面。4)將步驟3得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成產(chǎn)品形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。固化，脫模，即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其中POSS含量20wt^碳纖維含量20X。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例20249將POSS(19)分別換成POSS(20)，POSS(21)，POSS(22)，POSS(23)，POSS(24);其余同實(shí)施例19。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例251)2mmol二(4-氨基環(huán)己基)甲垸；十lmmolPOSS(26)，14(TC反應(yīng)10h得到含改性POSS的混合溶液。備用。2)配制組分Epikote1031(四酚基乙烷縮水甘油醚)+二(4-氨基環(huán)己基)甲垸+步驟l得到的改性POSS(等化學(xué)計(jì)量比)的丁酮溶液，室溫粘度20kcps。備用。3)將浸漬了步驟2溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在紙筒上，待溶劑揮發(fā)完畢，剪開紙筒得到環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面。4)將步驟3得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成產(chǎn)品形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。固化，脫模，即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其中POSS含量10wtX，碳纖維含量40%。各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例2630將POSS(26)分別換成POSS(25)，POSS(27)，POSS(28)，POSS(29)，POSS(30);其余同實(shí)施例25。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例311)10molEpikote828(雙酚A型縮水甘油醚)；十lmmolPOSS(32)，加入相對環(huán)氧0.8wt^的促進(jìn)齊U2E4MZ-CN，11(TC反應(yīng)6h得到含改性POSS的混合溶液。備用。2)配制組分Epikote828+六氫鄰苯二甲酸酐+步驟l得到的改性POSS(等化學(xué)計(jì)量比)的丁酮溶液，加入相對Epikote828的0.8wt^的促進(jìn)劑2E4MZ-CN，室溫粘度lkcps。備用。3)將浸漬了步驟2溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在紙筒上，待溶劑揮發(fā)完畢，剪開紙筒得到環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面。4)將步驟3得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成產(chǎn)品形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。固化，脫模，即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其中POSS含量5wt^，碳纖維含量40%。各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。實(shí)施例3236將POSS(32)分別換成POSS(31)，POSS(33),POSS(34)，POSS(35)，POSS(36);其余同實(shí)施例31。所制備的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。對比例不使用POSS組分，其余按實(shí)施例1的方法和組成，所得產(chǎn)品各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)見表2。對照結(jié)果顯示POSS的加入有效提高了材料的各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)。表2.機(jī)械性能檢測結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1.一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其特征在于包括碳纖維、POSS和環(huán)氧樹脂固化物，按質(zhì)量百分比，碳纖維20％～60％，POSS0.5％～20％，環(huán)氧樹脂固化物30％～70％。2.如權(quán)利要求l所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其特征在于所述環(huán)氧樹脂固化物為環(huán)氧樹脂和固化劑的固化物。3.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其特征在于環(huán)氧樹脂為商品環(huán)氧樹脂。4.如權(quán)利要求2所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其特征在于固化劑為與上述環(huán)氧樹脂配合使用的胺類或酸酐類化合物。5.如權(quán)利要求l所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料，其特征在于所述POSS的結(jié)構(gòu)如下<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中R基團(tuán)為非反應(yīng)型基團(tuán)，Rl為活性官能團(tuán)，根據(jù)R，Rl分類，POSS可以是表l中所述之一。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage2</column></row><table>6.如權(quán)利要求l所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)選擇一種帶有活性官能團(tuán)的poss，根據(jù)其活性官能團(tuán)的性質(zhì)選擇超過化學(xué)計(jì)量比0.120倍的環(huán)氧樹脂或固化劑與其反應(yīng)，得到改性POSS;2)按質(zhì)量百分比，碳纖維為20%60%，POSS為0.5%20%，環(huán)氧樹脂固化物為30%70%的配比將碳纖維加入步驟1)制備的改性POSS及環(huán)氧樹脂和固化劑的丁酮溶液的混合溶液中，溶液濃度為室溫下粘度為0.120kcps;3)將浸漬了步驟2)溶液的碳纖維按設(shè)計(jì)的幾何網(wǎng)絡(luò)纏繞在固定物上，待溶劑揮發(fā)完畢，卸下固定物，得到環(huán)氧和POSS包覆的碳纖維網(wǎng)格面；4)將步驟3)得到的環(huán)氧包覆的碳纖維網(wǎng)格面巻曲設(shè)計(jì)成產(chǎn)品形態(tài)置于模具中，經(jīng)固化，脫模，即得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。7.如權(quán)利要求6所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述固化劑的用量以滿足環(huán)氧樹脂和POSS官能團(tuán)反應(yīng)完全的化學(xué)計(jì)量為準(zhǔn)。8.如權(quán)利要求6或7所述的一種環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于固化劑的用量為當(dāng)固化劑為胺類時(shí)，體系氨基的總活潑氫與環(huán)氧基摩爾數(shù)相等；當(dāng)固化劑為酸酐類時(shí)，體系的總羧酸酐基與環(huán)氧基摩爾數(shù)相等。全文摘要用于輕質(zhì)運(yùn)動器械的環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料及其制備方法，涉及一種納米復(fù)合材料。納米復(fù)合材料包括碳纖維、POSS和環(huán)氧樹脂固化物，碳纖維20％～60％，POSS0.5％～20％，環(huán)氧樹脂固化物30％～70％。將POSS與環(huán)氧樹脂或固化劑反應(yīng)得改性POSS；將碳纖維浸漬于按化學(xué)計(jì)量配制的環(huán)氧樹脂+固化劑+改性POSS的丁酮溶液中，得環(huán)氧、POSS包覆的碳纖維網(wǎng)格面；再將該網(wǎng)格面卷曲成設(shè)計(jì)的產(chǎn)品形狀置于模具中固化，脫模得環(huán)氧/POSS/碳纖維納米復(fù)合材料。通過POSS的加入，基體的抗沖擊性及彈性模量和硬度，耐磨損疲勞老化及吸震性等得到有效提高。各項(xiàng)機(jī)械性能指標(biāo)優(yōu)于現(xiàn)有環(huán)氧碳纖維復(fù)合材料。文檔編號C08L63/00GK101629010SQ20091011235公開日2010年1月20日申請日期2009年8月7日優(yōu)先權(quán)日2009年8月7日發(fā)明者戴李宗,白清棟,許一婷,鄧遠(yuǎn)名申請人:廈門大學(xué);廈門僑興工業(yè)有限公司