一種提升sma增強樹脂基智能復合材料界面性能的方法
【專利摘要】本發明提供的是一種提升SMA增強樹脂基智能復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，浸泡時間為8～10h，取出后用流動水沖洗干凈；步驟三：將占溶液質量比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。本發明使得納米SiO2顆粒鑲嵌進SMA表面刻痕中，解決了現有工業工藝生產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作為增強相的樹脂基復合材料存在界面粘結性能差的問題。
【專利說明】
一種提升SMA増強樹脂基智能復合材料界面性能的方法
技術領域
[0001]本發明涉及的是一種SMA智能材料的處理方法，具體地說是一種提升SMA增強樹脂基智能復合材料界面性能的方法。
【背景技術】
[0002]近年來，工業生產中把形狀記憶合金(SMA)用來作為增強相增強樹脂基復合材料，并已經大批量生產相關產品。然而，大量生產實踐結果表明采用SMA作為增強相的樹脂基復合材料存在界面粘結性能差的問題，SMA纖維增強樹脂基復合材料在應用過程中往往達不到材料極限強度而在界面處發生脫粘失效，進而使得材料宏觀結構發生破壞。由于SMA與樹脂基體之間的界面強度在纖維增強樹脂基復合材料的載荷傳遞中發揮關鍵作用，因此很有必要對SMA增強樹脂基復合材料的界面問題進行改良。為了提高纖維和基體之間的界面粘結強度，很多專家學者采用不同的改進方法。這些改性方法可分為化學改性和物理改性;按改性對象又可分為纖維改性和基體改性。通常情況下，對復合材料的化學改性是對纖維或基體添加偶聯劑或進行酸堿處理，而物理改性則是對材料進行砂紙打磨、熱處理等或表面涂覆納米顆粒等方法。然而試驗表明，酸堿處理等方法制備試件通過力學實驗得到結果發現雖然靜力學性能有所增加，但是動力學性能卻有所下降，這是由于這些改性方法對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其界面性能，但是，在實驗過程中常常會遇到SMA絲表面納米顆粒脫落等問題。
【發明內容】
[0003]本發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顆粒能夠牢固結合、不易脫落，并且能進一步提高SMA絲與樹脂基體的界面性能的提升SMA增強樹脂基智能復合材料界面性能的方法。
[0004]本發明的目的是這樣實現的:
[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，浸泡時間為8?1h，取出后用流動水沖洗干凈；
[0007]步驟三:將占溶液質量比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攪拌，攪拌時間為2?3h，攪拌速度為100?110r/min，并同時施加超聲波進行分散。
[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間為5h。
[0015]本發明選用濃度為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顆粒更好的鑲嵌進酸浸泡形成的刻痕中。本發明通過把SMA絲/納米S12溶液放在100 °C真空干燥箱中蒸發5h，確保異丙醇溶液完全蒸發。
[0016]本發明提供了一種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，并且進一步提高SMA絲與樹脂基體的界面性能，從而改進現有工業生產工藝。本發明使得納米S12顆粒鑲嵌進SMA表面刻痕中，解決了現有工業工藝生產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作為增強相的樹脂基復合材料存在界面粘結性能差的問題。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發明的流程示意圖。
[0018]圖2是納米S12顆粒在SMA表面的鑲嵌情況示意圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖舉例對本發明做更詳細的描述。
[0020]結合圖1，將SMA絲I截成所需長度，放入清洗槽中用清水洗凈，隨后再放入盛有濃硝酸溶液2的工業化學反應槽3中，這一過程應保證硝酸溶液將SMA絲完全淹沒;浸泡時間為8h，將SMA絲取出，并在流動沖洗池4中用清水5沖洗干凈;再將占溶液質量比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7攪拌混合溶液，攪拌時間設定為3h，攪拌速度設置為lOOr/min，這一過程在超聲波分散機8中進行分散；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條件下完全蒸發異丙醇溶液;經檢驗臺10檢驗合格后打包，封存待用。
[0021]本實施方式還包括:
[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、真空干燥箱干燥時間為5h。
[0026]結合圖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表面并進入其表面刻槽中，使其有效地鑲嵌在SMA絲表面。
【主權項】
1.一種提升SMA增強樹脂基智能復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，浸泡時間為8?1h，取出后用流動水沖洗干凈； 步驟三:將占溶液質量比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.根據權利要求1所述的提升SMA增強樹脂基智能復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條件下完全蒸發異丙醇溶液。3.根據權利要求2所述的提升SMA增強樹脂基智能復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攪拌，攪拌時間為2?3h，攪拌速度為100?110r/min，并同時施加超聲波進行分散。4.根據權利要求3所述的提升SMA增強樹脂基智能復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.根據權利要求4所述的提升SMA增強樹脂基智能復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.根據權利要求5所述的提升SMA增強樹脂基智能復合材料界面性能的方法，其特征是真空干燥箱的處理時間為5h。
【文檔編號】C08K7/06GK105885090SQ201610265223
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月26日
【發明人】佟麗莉, 張永超, 楊斌, 王麗君, 呂晨, 范亞博, 孫學良
【申請人】哈爾濱工程大學