一種提升sma增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的是一種提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法。步驟一：將SMA絲截用清水洗凈；步驟二：將SMA絲完全淹沒在濃硝酸溶液中，浸泡時(shí)間為8～10h，取出后用流動(dòng)水沖洗干凈；步驟三：將占溶液質(zhì)量比2％的納米SiO2顆粒放入異丙醇溶液中，攪拌成含納米SiO2的混合溶液；步驟四：利用物理氣相沉積法將納米SiO2顆粒覆蓋在SMA表面。本發(fā)明使得納米SiO2顆粒鑲嵌進(jìn)SMA表面刻痕中，解決了現(xiàn)有工業(yè)工藝生產(chǎn)方法中改性形狀記憶合金絲表面納米SiO2顆粒易脫落和采用SMA作為增強(qiáng)相的樹脂基復(fù)合材料存在界面粘結(jié)性能差的問題。
【專利說明】
一種提升SMA増強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及的是一種SMA智能材料的處理方法，具體地說是一種提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，工業(yè)生產(chǎn)中把形狀記憶合金(SMA)用來作為增強(qiáng)相增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，并已經(jīng)大批量生產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)品。然而，大量生產(chǎn)實(shí)踐結(jié)果表明采用SMA作為增強(qiáng)相的樹脂基復(fù)合材料存在界面粘結(jié)性能差的問題，SMA纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料在應(yīng)用過程中往往達(dá)不到材料極限強(qiáng)度而在界面處發(fā)生脫粘失效，進(jìn)而使得材料宏觀結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。由于SMA與樹脂基體之間的界面強(qiáng)度在纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的載荷傳遞中發(fā)揮關(guān)鍵作用，因此很有必要對(duì)SMA增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的界面問題進(jìn)行改良。為了提高纖維和基體之間的界面粘結(jié)強(qiáng)度，很多專家學(xué)者采用不同的改進(jìn)方法。這些改性方法可分為化學(xué)改性和物理改性;按改性對(duì)象又可分為纖維改性和基體改性。通常情況下，對(duì)復(fù)合材料的化學(xué)改性是對(duì)纖維或基體添加偶聯(lián)劑或進(jìn)行酸堿處理，而物理改性則是對(duì)材料進(jìn)行砂紙打磨、熱處理等或表面涂覆納米顆粒等方法。然而試驗(yàn)表明，酸堿處理等方法制備試件通過力學(xué)實(shí)驗(yàn)得到結(jié)果發(fā)現(xiàn)雖然靜力學(xué)性能有所增加，但是動(dòng)力學(xué)性能卻有所下降，這是由于這些改性方法對(duì)纖維材料本身帶來的損傷所致;表面涂覆納米顆粒的方法雖然能有效地增強(qiáng)其界面性能，但是，在實(shí)驗(yàn)過程中常常會(huì)遇到SMA絲表面納米顆粒脫落等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種能使改性后的SMA絲表面能與納米S12顆粒能夠牢固結(jié)合、不易脫落，并且能進(jìn)一步提高SMA絲與樹脂基體的界面性能的提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]步驟一:將SMA絲截用清水洗凈；
[0006]步驟二:將SMA絲完全淹沒在濃硝酸溶液中，浸泡時(shí)間為8?1h，取出后用流動(dòng)水沖洗干凈；
[0007]步驟三:將占溶液質(zhì)量比2%的納米S12顆粒放入異丙醇溶液中，攪拌成含納米S12的混合溶液；
[0008]步驟四:利用物理氣相沉積(PVD)法將納米S12顆粒覆蓋在SMA表面。
[0009]本發(fā)明還可以包括:
[0010]1、所述利用物理氣相沉積法將納米S12顆粒覆蓋在SMA表面具體包括:將硝酸處理過的SMA絲放入含納米S12的混合溶液中，利用真空干燥箱在100°C條件下完全蒸發(fā)異丙醇溶液。
[0011]2、所述攪拌成含納米S12的混合溶液具體包括:采用真空液壓升降式攪拌機(jī)攪拌，攪拌時(shí)間為2?3h，攪拌速度為100?110r/min，并同時(shí)施加超聲波進(jìn)行分散。
[0012]3、所述納米Si02顆粒的直徑介于15nm?20nm之間。
[0013]4、所述濃硝酸溶液的濃度為65.0%?68.0%。
[0014]5、真空干燥箱的處理時(shí)間為5h。
[0015]本發(fā)明選用濃度為65.0 %?68.0 %之間的硝酸溶液浸泡SMA絲8h，防止了硝酸溶液過度損傷SMA絲。本發(fā)明選用直徑介于15nm?20nm之間的納米Si02顆粒作為改性材料，可以使納米S12顆粒更好的鑲嵌進(jìn)酸浸泡形成的刻痕中。本發(fā)明通過把SMA絲/納米S12溶液放在100 °C真空干燥箱中蒸發(fā)5h，確保異丙醇溶液完全蒸發(fā)。
[0016]本發(fā)明提供了一種SMA絲表面處理方法，使得改性后的SMA絲表面的納米S12顆粒能夠牢固涂覆在其表面，不易脫落，并且進(jìn)一步提高SMA絲與樹脂基體的界面性能，從而改進(jìn)現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)工藝。本發(fā)明使得納米S12顆粒鑲嵌進(jìn)SMA表面刻痕中，解決了現(xiàn)有工業(yè)工藝生產(chǎn)方法中改性形狀記憶合金絲表面納米S12顆粒易脫落和采用SMA作為增強(qiáng)相的樹脂基復(fù)合材料存在界面粘結(jié)性能差的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的流程示意圖。
[0018]圖2是納米S12顆粒在SMA表面的鑲嵌情況示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述。
[0020]結(jié)合圖1，將SMA絲I截成所需長(zhǎng)度，放入清洗槽中用清水洗凈，隨后再放入盛有濃硝酸溶液2的工業(yè)化學(xué)反應(yīng)槽3中，這一過程應(yīng)保證硝酸溶液將SMA絲完全淹沒;浸泡時(shí)間為8h，將SMA絲取出，并在流動(dòng)沖洗池4中用清水5沖洗干凈;再將占溶液質(zhì)量比2%的納米S12顆粒放入異丙酮溶液6中，采用真空液壓升降式攪拌機(jī)7攪拌混合溶液，攪拌時(shí)間設(shè)定為3h，攪拌速度設(shè)置為lOOr/min，這一過程在超聲波分散機(jī)8中進(jìn)行分散；利用物理氣相沉積(PVD)法將納米S12顆粒覆蓋在SMA表面:將硝酸處理過的SMA絲放入盛有納米S12溶液的溶劑中，利用真空干燥箱9在100°C條件下完全蒸發(fā)異丙醇溶液;經(jīng)檢驗(yàn)臺(tái)10檢驗(yàn)合格后打包，封存待用。
[0021]本實(shí)施方式還包括:
[0022]1、用于改性的納米Si02顆粒的直徑介于15nm?20nm之間。
[0023 ] 2、用于刻蝕SMA絲的硝酸(HNO3)溶液的分子量為63.01，濃度為65.0%
[0024]?68.0%。
[0025]3、真空干燥箱干燥時(shí)間為5h。
[0026]結(jié)合圖2，SMA表面11在酸刻蝕處理后形成了刻痕12，利用物理氣相沉積(PVD)法，納米S12顆粒13可以覆蓋在SMA表面并進(jìn)入其表面刻槽中，使其有效地鑲嵌在SMA絲表面。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法，其特征是: 步驟一:將SMA絲截用清水洗凈； 步驟二:將SMA絲完全淹沒在濃硝酸溶液中，浸泡時(shí)間為8?1h，取出后用流動(dòng)水沖洗干凈； 步驟三:將占溶液質(zhì)量比2%的納米S12顆粒放入異丙醇溶液中，攪拌成含納米S12的混合溶液； 步驟四:利用物理氣相沉積法將納米S12顆粒覆蓋在SMA表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法，其特征是所述利用物理氣相沉積法將納米S12顆粒覆蓋在SMA表面具體包括:將硝酸處理過的SMA絲放入含納米S12的混合溶液中，利用真空干燥箱在100°C條件下完全蒸發(fā)異丙醇溶液。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法，其特征是所述攪拌成含納米S12的混合溶液具體包括:采用真空液壓升降式攪拌機(jī)攪拌，攪拌時(shí)間為2?3h，攪拌速度為100?110r/min，并同時(shí)施加超聲波進(jìn)行分散。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法，其特征是所述納米Si02顆粒的直徑介于15nm?20nm之間。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法，其特征是所述濃硝酸溶液的濃度為65.0 %?68.0 %。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的提升SMA增強(qiáng)樹脂基智能復(fù)合材料界面性能的方法，其特征是真空干燥箱的處理時(shí)間為5h。
【文檔編號(hào)】C08K7/06GK105885090SQ201610265223
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】佟麗莉, 張永超, 楊斌, 王麗君, 呂晨, 范亞博, 孫學(xué)良
【申請(qǐng)人】哈爾濱工程大學(xué)