CN109517383A - 一种树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

为克服现有树脂基复合材料中硅烷偶联剂存在结合偏向性，影响材料性能的问题，本发明提供了一种树脂复合材料，包括纤维料、第一硅烷偶联剂层、第二硅烷偶联剂层和树脂，所述第一硅烷偶联剂层覆盖于所述纤维料表面，所述第二硅烷偶联剂层覆盖于所述第一硅烷偶联剂层背离所述纤维料的表面上，所述树脂覆盖于所述第二硅烷偶联剂层背离所述第一硅烷偶联剂层的表面。同时，本发明还公开了上述树脂复合材料的制备方法。本发明提供的树脂复合材料提高了纤维料和树脂之间的结合力，增强了复合材料的综合力学性能。

Description

一种树脂复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维加强树脂材料技术领域，具体涉及一种树脂复合材料及其制备方法。
背景技术
热塑性树脂基复合材料是由热塑性树脂、增强纤维材料以及偶联剂作为基本材料配制而成。
通常来说，树脂基复合材料的改性主要有两个方面：一是添加改性，向粉体树脂原料添加一定比例长玻纤或短玻纤等强化材料，再利用高效分散设备混合分散均匀，最后热压成型或者挤出造粒及注塑；二是复合改性，将玻纤布经过偶联剂处理后，再与树脂在高温高压下紧密压合起来；最终达到提升材料的整体机械性能的目的。
硅烷偶联剂是在同一个分子里含有无机和有机两种反应性的硅基化学分子，通常典型结构为：
(RO)3SiCH2CH2CH2-X
这里的RO是指可水解基团，如甲氧基、乙氧基或乙酰氧基，X是有机官能基团，如氨基、甲基丙烯酰氧基、环氧基等。硅烷偶联剂会在无机材料(如玻璃、金属或矿物)和有机材料(如有机聚合物涂料或粘合剂)的界面起作用，结合或偶联两种截然不同材料。硅烷偶联剂硅原子上的烷氧基水解成硅醇，这些硅醇和无机表面的金属羟基反应，形成烷氧结构并脱去水，最终使无机材料表面被硅烷偶联剂所覆盖。与此同时，硅烷偶联剂的有机基团则与有机聚合物的有机官能基团发生化学反应从而完成了无机材料和有机材料之间的偶联过程。
由于不同的硅烷偶联剂在与纤维材料的结合强度和与树脂材料的结合强度上具有一定的偏向性，比如，部分硅烷偶联剂会出现仅仅和纤维材料一端结合较好，而与树脂材料结合强度较弱的现象，从而影响树脂基复合材料的力学性能。
发明内容
针对现有树脂基复合材料中硅烷偶联剂存在结合偏向性，影响材料性能的问题，本发明提供了一种树脂复合材料及其制备方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
提供一种树脂复合材料，包括纤维料、第一硅烷偶联剂层、第二硅烷偶联剂层和树脂，所述纤维料的表面由内至外依次覆盖所述第一硅烷偶联剂层、所述第二硅烷偶联剂层和所述树脂。
可选地，所述纤维料为纤维编织料，所述纤维编织料由纤维束编织形成，所述纤维束的表面由内至外依次覆盖所述第一硅烷偶联剂层、所述第二硅烷偶联剂层和所述树脂。
可选地，按重量份计，包括以下组分：纤维料50～90份，树脂20～90份，第一硅烷偶联剂0.01～1份和第二硅烷偶联剂0.01～1份。
可选地，所述纤维料的厚度为100～200μm，所述第一硅烷偶联剂层的厚度为10～50μm，所述第二硅烷偶联剂层的厚度为10～50μm，所述树脂的厚度为10～30μm。
可选地，所述第一硅烷偶联剂层与所述纤维料的结合强度大于所述第二硅烷偶联剂层与所述纤维料的结合强度，所述第二硅烷偶联剂层与所述树脂的结合强度大于所述第一硅烷偶联剂层与所述树脂的结合强度。
可选地，所述纤维料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种。
可选地，所述第一硅烷偶联剂层包括乙烯基硅烷低聚物。
可选地，所述第二硅烷偶联剂包括带环氧环己基的硅烷偶联剂、甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
可选地，所述树脂为热塑性树脂。
可选地，所述树脂包括聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚醚酮酮中的一种或多种。
可选地，所述树脂中包裹有短切纤维，所述短切纤维与所述树脂接触的表面覆盖有第三硅烷偶联剂层，所述短切纤维的重量组分为10～30份。
本发明还提供了如上所述的树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在纤维料上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层；
在第一硅烷偶联剂层上施加第二硅烷偶联剂，以形成第二硅烷偶联剂层；
将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料。
可选地，所述“在纤维料上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层”包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第一硅烷偶联剂和99～99.7份的去离子水混合，水解3～5h，水解溶液PH值为3～5，水解完成后，将纤维料投入到第一硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润3～8min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在纤维料上形成第一硅烷偶联剂层。
可选地，所述“在第一硅烷偶联剂层上施加第二硅烷偶联剂，以形成第二硅烷偶联剂层”包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第二硅烷偶联剂、94～96份的异丙醇和3～7份的去离子水混合，水解25～40min，水解完成后，将带有第一硅烷偶联剂层的纤维料投入到第二硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润3～8min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在第一硅烷偶联剂层上形成第二硅烷偶联剂层。
可选地，所述“将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料”包括：
将部分热塑性树脂粉料填充到热压模具中，在热塑性树脂粉料上放置带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料，在纤维料的顶部填充剩余的热塑性树脂粉料，进行热压操作，热压温度为220～300℃，压力为1～5MPa，保温保压5～15min，冷却固化后得到树脂复合材料。
可选地，所述“将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料”之前还包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第三硅烷偶联剂、94～96份的异丙醇和3～7份的去离子水混合，水解25～40min，水解完成后，将短切纤维加入到第三硅烷偶联剂的水解溶液中浸润，取出短切纤维后烘干，在短切纤维表面形成第三硅烷偶联剂层，将短切纤维加入到热塑性树脂粉体中，分散均匀。
可选地，所述热塑性树脂粉料的粒径为200～300目。
根据本发明提供的树脂复合材料，采用了双层偶联剂包覆的改性方案，先在纤维料的表面覆盖一层对纤维料润湿渗透性好的第一硅烷偶联剂层，然后在此基础上再覆盖一层与树脂溶解度参数相近的第二硅烷偶联剂层，第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层经过化学反应生成化学键包覆在纤维料表层，通过第一硅烷偶联剂层与纤维料结合，通过第二硅烷偶联剂层与树脂结合，同时第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层中的硅烷也可以互相结合，形成紧贴致密的多分子结构硅氧烷层，进而保证了纤维料和树脂之间具有较强的结合力，增强了复合材料的综合力学性能。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的树脂复合材料的结构示意图。
说明书附图中的附图标记如下：
1、纤维料；2、第一硅烷偶联剂层；3、第二硅烷偶联剂层；4、树脂；5、短切纤维。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1所示，本发明的一实施例公开了一种树脂复合材料，包括纤维料1、第一硅烷偶联剂层2、第二硅烷偶联剂层3和树脂4，所述纤维料1由多根编织束编织形成，所述树脂4、第二硅烷偶联剂层3、第一硅烷偶联剂层2由外至内依次覆盖于所述编织束的表面上。
具体的，所述第一硅烷偶联剂层2覆盖于所述纤维料1表面，所述第二硅烷偶联剂层3覆盖于所述第一硅烷偶联剂层2上背离所述纤维料的表面，所述树脂4覆盖于所述第二硅烷偶联剂层3上背离所述第一硅烷偶联剂层2的表面。
本发明中，术语“纤维料”应作广义理解，可以是单根纤维，可以是由多根纤维集成的纤维束，可以是纤维束无序排列形成的海绵状结构，或者是纤维编织布等，本领域技术人员应根据具体应用环境作具体理解。
在本发明的一些实施例中，所述纤维料为纤维编织料，所述纤维编织料由纤维束编织形成，所述纤维束的表面由内至外依次覆盖所述第一硅烷偶联剂层、所述第二硅烷偶联剂层和所述树脂。
所述纤维编织料为多孔编织结构，所述第一硅烷偶联剂层和所述第二硅烷偶联剂层为所述纤维料的表面改性层，可以对所述纤维编织料的整体进行表面改性，即包括对纤维编织料的内部纤维束表面以及渗入纤维束内部进行改性，所述树脂和所述纤维料为浸润关系，即所述树脂部分浸入到所述纤维编织料的内部并粘附于所述纤维编织料上。所述纤维编织布可采用3K或6K或12K或24K的方格布或单向布，可以是一种或几种组合，3K或6K或12K或24K指代的是单束纤维束中的纤维根数，单向布是一种粗经纱和细纬纱织成的四经破缎纹或长轴缎纹织物，其特点是在经纱主向0度方向上具有高强度；而方格布则是通过纤维形成相互垂直的网格，以纵向纤维束的方向为0度方向，以横向纤维束的方向为90度方向，则方格布在0度方向和90度方向均具有较优的拉伸强度。
本树脂复合材料采用了双层偶联剂包覆的改性方案，先在纤维料1的表面覆盖一层对纤维料1润湿渗透性好的第一硅烷偶联剂层2，然后在此基础上再覆盖一层与树脂4溶解度参数相近的第二硅烷偶联剂层3，第一硅烷偶联剂层2和第二硅烷偶联剂层3经过化学反应生成化学键包覆在纤维料1表层，通过第一硅烷偶联剂层2与纤维料1结合，通过第二硅烷偶联剂层3与树脂4结合，同时第一硅烷偶联剂层2和第二硅烷偶联剂层3中的硅烷也可以互相结合，形成紧贴致密的多分子结构硅氧烷层，进而保证了纤维料1和树脂4之间具有较强的结合力，增强了复合材料的综合力学性能。
在本发明的一些实施例中，按重量份计，所述树脂复合材料包括以下组分：纤维料50～90份，树脂20～90份，第一硅烷偶联剂0.01～1份和第二硅烷偶联剂0.01～1份。
优选情况下，所述纤维料1的质量含量占到树脂复合材料总质量的70～80％，所述树脂4的质量含量占到树脂复合材料总质量的20～30％。
所述纤维料的厚度为100～200μm，所述第一硅烷偶联剂层2的厚度为10～50μm，所述第二硅烷偶联剂层3的厚度为10～50μm，所述树脂4的厚度为10～30μm。
需要说明的是，在不同的实施例中，当选择不同的纤维料1和不同的树脂4材料时，所述第一硅烷偶联剂层2和所述第二硅烷偶联剂层3中也需对应选取分别与纤维料1和树脂4材料结合强度高的硅烷偶联剂。
具体的，在本发明的一些实施例中，进行所述第一硅烷偶联剂层2和所述第二硅烷偶联剂层3的材料选择时，优选条件为：相比于第二硅烷偶联剂层3，所述第一硅烷偶联剂层2具有与所述纤维料1更高的结合能力；相比于第一硅烷偶联剂层2，所述第二硅烷偶联剂层3具有与所述树脂4更高的结合能力；即所述第一硅烷偶联剂层2与所述纤维料1的结合强度大于所述第二硅烷偶联剂层2与所述纤维料1的结合强度，所述第二硅烷偶联剂层2与所述树脂4的结合强度大于所述第一硅烷偶联剂层2与所述树脂4的结合强度。相对于单种硅烷偶联剂或是不同硅烷偶联剂的无分层混合，该设置能够有效提高纤维料1和树脂4之间的结合强度。
在本发明的一些实施例中，所述纤维料1包括玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)、芳纶纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种。更优选地，所述纤维料1采用玻璃纤维。
所述纤维料1往往具有很高的强度和模量，将其与树脂4复合后，在受到外力冲击时，纤维料1可以承载一部分应力，从而提高树脂复合材料的冲击强度纤维料。
在本发明的一些实施例中，所述第一硅烷偶联剂包括乙烯基硅烷低聚物，其中，乙烯基硅烷低聚物选自建毅化工牌号为J&Y3137的硅烷偶联剂。
在本发明的一些实施例中，所述第二硅烷偶联剂包括带环氧环己基的硅烷偶联剂、甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种，其中，带环氧环己基的硅烷偶联剂选自建毅化工牌号为J&Y3185的硅烷偶联剂，甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷选自信越化学牌号为KBM-903的硅烷偶联剂，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷选自道康宁牌号为Z-6030的硅烷偶联剂。
在本发明的一些实施例中，所述树脂4为热塑性树脂。
具体的，所述树脂4包括聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PC)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)中的一种或多种。
在本发明的一些实施例中，所述树脂4中包裹有短切纤维5，所述短切纤维5与所述树脂4接触的表面覆盖有第三硅烷偶联剂层，所述短切纤维5的重量组分为10～30份。
通过在树脂4中加入短切纤维5可对所述树脂4的弯曲强度和拉伸强度进行进一步的加强，所述短切纤维5采用玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)和芳纶纤维、聚乙烯纤维中的一种或多种。
优选情况下，所述第三硅烷偶联剂层采用与所述第二硅烷偶联剂层3同种材料。
本发明的另一实施例公开了如上所述的树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
在纤维料1上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层2；
在第一硅烷偶联剂层2上施加第二硅烷偶联剂，以形成第二硅烷偶联剂层3；
将带有第一硅烷偶联剂层2和第二硅烷偶联剂层3的纤维料1浸润于树脂4中，固化后得到树脂复合材料。
其中，所述“在纤维料1上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层2”可通过浸渍、喷射涂刷、混合等工艺对纤维料1进行表面处理。
在本发明的一些实施例中，所述“在纤维料1上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层2”包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第一硅烷偶联剂和99～99.7份的去离子水混合，水解3～5h，水解溶液PH值为3～5，水解完成后，将纤维料1投入到第一硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润3～8min，浸润完成后取出纤维料1，干燥后在纤维料1上形成第一硅烷偶联剂层2。
通过浸润能够将使得第一硅烷偶联剂与所述纤维料1充分接触，同时使得所述第一硅烷偶联剂与所述纤维料1具有充分的反应时间，提高第一硅烷偶联剂层2和纤维料1的结合效果。
在本发明的一些实施例中，所述“在第一硅烷偶联剂层2上施加第二硅烷偶联剂，以形成第二硅烷偶联剂层3”包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第二硅烷偶联剂、94～96份的异丙醇和3～7份的去离子水混合，水解25～40min，水解完成后，将带有第一硅烷偶联剂层2的纤维料1投入到第二硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润3～8min，浸润完成后取出纤维料1，干燥后在第一硅烷偶联剂层2上形成第二硅烷偶联剂层3。
所述第一硅烷偶联剂和第二硅烷偶联剂中的硅烷基团在浸渍过程中可以互相结合，形成紧贴致密的多分子结构硅氧烷层，且所述第一硅烷偶联剂层2与所述纤维料1结合，所述第二硅烷偶联剂层3与所述树脂4结合。
需要说明的是，在部分实施例中，部分所述第二硅烷偶联剂也可渗透入第一硅烷偶联剂中并与所述纤维料1反应结合。
在本发明的一些实施例中，所述“将带有第一硅烷偶联剂层2和第二硅烷偶联剂层3的纤维料1浸润于树脂4中，固化后得到树脂复合材料”包括：
将部分热塑性树脂粉料填充到热压模具中，在热塑性树脂粉料上放置带有第一硅烷偶联剂层2和第二硅烷偶联剂层3的纤维料1，在纤维料1的顶部填充剩余的热塑性树脂粉料，进行热压操作，热压温度为220～300℃，压力为1～5MPa，保温保压5～15min，冷却固化后得到树脂复合材料。
在本实施例中，所述树脂4采用热塑性树脂粉体，所述热塑性树脂粉料的粒径为200～300目，充分干燥。
在其他实施例中，还可采用其他方法将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料与树脂相浸润，例如可以是采用热塑性树脂膜和纤维料进行热压合，可以是通过将液态的树脂在纤维料表面刷涂后固化的方式，还可以是将熔融的树脂对纤维料进行浇注的方式。
在本发明的一些实施例中，所述“将带有第一硅烷偶联剂层2和第二硅烷偶联剂层3的纤维料1浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料”之前还包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第三硅烷偶联剂、94～96份的异丙醇和3～7份的去离子水混合，水解25～40min，水解完成后，将短切纤维5加入到第三硅烷偶联剂的水解溶液中浸润，取出短切纤维5后烘干，在短切纤维5表面形成第三硅烷偶联剂层，将短切纤维5加入到热塑性树脂粉体中，分散均匀。
所述第三硅烷偶联剂可采用与所述第二硅烷偶联剂相同的硅烷偶联剂，第二硅烷偶联剂层3和树脂4中的第三硅烷偶联剂通过相互扩散、互穿网络体系、分子缠绕及化学反应而形成紧密结合，增强了复合材料的综合力学性能。
以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
本实施例用于说明本发明公开的树脂复合材料及其制备方法。
材料组合物中各组分及其含量如下(以下为重量份数)：
包括以下操作步骤：
步骤一：以重量组份，将0.5份的第一硅烷偶联剂和99.5份的去离子水混合，水解4h，水解溶液PH值为4，水解完成后，将纤维料投入到第一硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润5min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在纤维料上形成第一硅烷偶联剂层。
步骤二：以重量份计，将0.5份的第二硅烷偶联剂、95份的异丙醇和4.5份的去离子水混合，水解30min，水解完成后，将带有第一硅烷偶联剂层的纤维料投入到第二硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润5min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在第一硅烷偶联剂层上形成第二硅烷偶联剂层。
步骤三：以重量份计，将0.5份的第三硅烷偶联剂、95份的异丙醇和4.5份的去离子水混合，水解30min，水解完成后，将短切纤维加入到第三硅烷偶联剂的水解溶液中浸润，取出短切纤维后烘干，在短切纤维表面形成第三硅烷偶联剂层，将短切纤维加入到热塑性树脂粉体中，分散均匀。
步骤四：将部分热塑性树脂粉料填充到热压模具中，在热塑性树脂粉料上放置带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料，在纤维料的顶部填充剩余的热塑性树脂粉料，进行热压操作，热压温度为280℃，压力为3MPa，保温保压10min，冷却固化后得到树脂复合材料。
将得到的树脂复合材料标记为S1。
实施例2
本实施例用于说明本发明公开的树脂复合材料及其制备方法。
材料组合物中各组分及其含量如下(以下为重量份数)：
其操作步骤与实施例1相同。
将得到的树脂复合材料标记为S2。
实施例3
本实施例用于说明本发明公开的树脂复合材料及其制备方法。
材料组合物中各组分及其含量如下(以下为重量份数)：
其操作步骤与实施例1相同。
将得到的树脂复合材料标记为S3。
实施例4
本实施例用于说明本发明公开的树脂复合材料及其制备方法。
材料组合物中各组分及其含量如下(以下为重量份数)：
包括以下操作步骤：
步骤一：以重量组份，将0.5份的第一硅烷偶联剂和99.5份的去离子水混合，水解4h，水解溶液PH值为4，水解完成后，将纤维料投入到第一硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润5min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在纤维料上形成第一硅烷偶联剂层。
步骤二：以重量份计，将0.5份的第二硅烷偶联剂、95份的异丙醇和4.5份的去离子水混合，水解30min，水解完成后，将带有第一硅烷偶联剂层的纤维料投入到第二硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润5min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在第一硅烷偶联剂层上形成第二硅烷偶联剂层。
步骤三：将部分热塑性树脂粉料填充到热压模具中，在热塑性树脂粉料上放置带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料，在纤维料的顶部填充剩余的热塑性树脂粉料，进行热压操作，热压温度为280℃，压力为3MPa，保温保压10min，冷却固化后得到树脂复合材料。
将得到的树脂复合材料标记为S4。
实施例5
本实施例用于说明本发明公开的树脂复合材料及其制备方法。
材料组合物中各组分及其含量如下(以下为重量份数)：
其操作步骤与实施例1相同。
将得到的树脂复合材料标记为S5。
对比例1
本实施例用于对比说明本发明公开的树脂复合材料及其制备方法。
材料组合物中各组分及其含量如下(以下为重量份数)：
热塑性树脂粉料：宝理聚苯硫醚0220U 35份
第一硅烷偶联剂：J&Y(建毅)3137 0.5份
纤维料：泰山玻纤布7628M 65份
其操作步骤与实施例1相同。
包括以下操作步骤：
步骤一：以重量组份，将0.5份的第一硅烷偶联剂和99.5份的去离子水混合，水解4h，水解溶液PH值为4，水解完成后，将纤维料投入到第一硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润5min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在纤维料上形成第一硅烷偶联剂层。
步骤二：将部分热塑性树脂粉料填充到热压模具中，在热塑性树脂粉料上放置带有第一硅烷偶联剂层的纤维料，在纤维料的顶部填充剩余的热塑性树脂粉料，进行热压操作，热压温度为280℃，压力为3MPa，保温保压10min，冷却固化后得到树脂复合材料。
将得到的树脂复合材料标记为D1。
性能测试
对上述制备得到的S1～S5以及D1进行如下性能测试：
将树脂复合材料S1～S5以及D1按对应国标GB/T1447、GB/T1449、GB/T1451标准加工成标准件，检测主要机械强度(包括拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度)。
得到的测试结果填入表1。
表1
对比实施例1～5和对比例1的结果可以看出，采用本发明技术方案得到的树脂复合材料在各方面的机械性能均得到了有效提高。
对比实施例1～3的结果可以看出，偶联剂的种类以及树脂中添加的短切纤维长度，对复合材料的力学性能有明显影响。实施例1中第二硅烷偶联剂比起实施例2中的第二硅烷偶联剂，其与第一硅烷偶联剂以及PPS树脂的相容性结合性更好，最终材料的强度就更高。而实施例1树脂中添加的短切纤维长度较短，其有利于材料拉伸强度和弯曲强度的提高，实施例3树脂中添加的短切纤维长度较长，其对冲击强度有明显提升。
对比实施例1、实施例4和实施例5的结果可以看出，树脂中是否添加短切纤维以及树脂的类型，对材料的机械强度的影响非常明显。实施例5中树脂聚酰胺本身比聚苯硫醚的韧性要好一些，因而最终制得的复合材料虽然拉伸及弯曲强度稍微低一些，但缺口冲击强度得到了提升。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种树脂复合材料，其特征在于，包括纤维料、第一硅烷偶联剂层、第二硅烷偶联剂层和树脂，所述纤维料的表面由内至外依次覆盖所述第一硅烷偶联剂层、所述第二硅烷偶联剂层和所述树脂。
2.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述纤维料为纤维编织布，所述纤维编织布由纤维束编织形成，所述纤维束的表面由内至外依次覆盖所述第一硅烷偶联剂层、所述第二硅烷偶联剂层和所述树脂。
3.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，按重量份计，包括以下组分：纤维料50～90份，树脂20～90份，第一硅烷偶联剂层0.01～1份和第二硅烷偶联剂层0.01～1份。
4.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述纤维料的厚度为100～200μm，所述第一硅烷偶联剂层的厚度为10～50μm，所述第二硅烷偶联剂层的厚度为10～50μm，所述树脂的厚度为10～30μm。
5.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述第一硅烷偶联剂层与所述纤维料的结合强度大于所述第二硅烷偶联剂层与所述纤维料的结合强度，所述第二硅烷偶联剂层与所述树脂的结合强度大于所述第一硅烷偶联剂层与所述树脂的结合强度。
6.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述纤维料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和聚乙烯纤维中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述第一硅烷偶联剂层包括乙烯基硅烷低聚物。
8.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述第二硅烷偶联剂包括带环氧环己基的硅烷偶联剂、甲基丙基酰氧基丙基三甲氧基硅烷和γ-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的树脂复合材料，其特征在于，所述树脂为热塑性树脂。
10.根据权利要求9所述的树脂复合材料，其特征在于，所述树脂包括聚丙烯、聚酰胺、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚醚酮酮中的一种或多种。
11.根据权利要求3所述的树脂复合材料，其特征在于，所述树脂中包裹有短切纤维，所述短切纤维与所述树脂接触的表面覆盖有第三硅烷偶联剂层，所述短切纤维的重量组分为10～30份。
12.如权利要求1～11中任意一项所述的树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在纤维料上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层；
在第一硅烷偶联剂层上施加第二硅烷偶联剂，以形成第二硅烷偶联剂层；
将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料。
13.根据权利要求12所述的树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述“在纤维料上施加第一硅烷偶联剂，以形成第一硅烷偶联剂层”包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第一硅烷偶联剂和99～99.7份的去离子水混合，水解3～5h，水解溶液PH值为3～5，水解完成后，将纤维料投入到第一硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润3～8min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在纤维料上形成第一硅烷偶联剂层。
14.根据权利要求12所述的树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述“在第一硅烷偶联剂层上施加第二硅烷偶联剂，以形成第二硅烷偶联剂层”包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第二硅烷偶联剂、94～96份的异丙醇和3～7份的去离子水混合，水解25～40min，水解完成后，将带有第一硅烷偶联剂层的纤维料投入到第二硅烷偶联剂的水解溶液中，在超声作用下浸润3～8min，浸润完成后取出纤维料，干燥后在第一硅烷偶联剂层上形成第二硅烷偶联剂层。
15.根据权利要求12所述的树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述“将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料”包括：
将部分热塑性树脂粉料填充到热压模具中，在热塑性树脂粉料上放置带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料，在纤维料的顶部填充剩余的热塑性树脂粉料，进行热压操作，热压温度为220～300℃，压力为1～5MPa，保温保压5～15min，冷却固化后得到树脂复合材料。
16.根据权利要求15所述的树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述“将带有第一硅烷偶联剂层和第二硅烷偶联剂层的纤维料浸润于树脂中，固化后得到树脂复合材料”之前还包括：
以重量份计，将0.3～1.0份的第三硅烷偶联剂、94～96份的异丙醇和3～7份的去离子水混合，水解25～40min，水解完成后，将短切纤维加入到第三硅烷偶联剂的水解溶液中浸润，取出短切纤维后烘干，在短切纤维表面形成第三硅烷偶联剂层，将短切纤维加入到热塑性树脂粉体中，分散均匀。
17.根据权利要求15所述的树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述热塑性树脂粉料的粒径为200～300目。
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