一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料及其制备方法

摘要

本发明提供了一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明采用经偶联剂表面改性的赤泥作为纳米‑微米复合无机填料，对环氧树脂基体进行改性，并以粉碎纤维作为补强材料制备环氧树脂复合材料，经过赤泥改性的环氧树脂具有更加优异的韧性与强度，同时，偶联剂表面改性赤泥的加入也促使树脂基体与纤维补强材料产生了更为紧密的界面作用。因此，本发明制备的环氧树脂复合材料具有良好的机械性能与摩擦学性能。

权利要求

1.一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料，以质量份数计，包括以下制备原料：粉碎纤维10 30份、偶联剂表面改性赤泥材料10 100份、环氧树脂80 100份、消泡剂0.1 1份~ ~ ~ ~和固化剂10 45份；

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所述粉碎纤维包括粉碎碳纤维、粉碎芳纶纤维或偶联改性粉碎玻璃纤维；所述粉碎纤维的平均长度为50 80μm，单丝直径为0.1 8μm；

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所述偶联剂表面改性赤泥材料的制备方法包括以下步骤：将赤泥、有机酸与水混合，依次进行脱碱处理和沉降分离处理，得到脱碱赤泥；

将所述脱碱赤泥、第一偶联剂、第二偶联剂与有机溶剂混合，进行改性处理，得到偶联剂表面改性赤泥材料；所述第一偶联剂为硅烷类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和钛酸酯类偶联剂中的至少一种，所述第二偶联剂为氨基偶联剂。

2.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于，所述偶联改性粉碎玻璃纤维的制备方法包括以下步骤：将硅烷偶联剂、乙醇和水混合，得到改性液；将所述改性液与粉碎玻璃纤维混合，进行改性反应，得到偶联改性粉碎玻璃纤维。

3.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于，所述有机酸包括乙酸、草酸、马来酸或硬脂酸；所述赤泥与有机酸的质量比为(50 300)：20。

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4.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于，所述脱碱处理的温度为50~

130℃，时间为120min；所述改性处理的温度为90 150℃，时间为2h。

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5.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于，所述硅烷类偶联剂包括正辛基三乙氧基硅烷，所述铝酸酯类偶联剂包括异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯或二异丙氧基乙酰乙酸油酸脂基铝酸酯，所述钛酸酯类偶联剂包括异丙氧基三硬脂酸酰氧基钛酸酯或异丙氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯；所述氨基偶联剂包括3‑氨丙基三乙氧基硅烷、3‑脲丙基三甲氧基硅烷或异丙氧基三(乙二胺基N‑乙氧基)钛酸酯；

所述脱碱赤泥与第一偶联剂、第二偶联剂的质量比为(50 300)：(0.2 2)：(0.2 2)。

~ ~ ~

6.根据权利要求1所述的环氧树脂复合材料，其特征在于，所述固化剂包括二乙烯基三胺、二氨基二苯砜、二氨基二苯基甲烷或桐油酸酐。

7.权利要求1 6任一项所述环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步~骤：

将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料环氧树脂、消泡剂和固化剂混合，将所得混合液进行固化处理，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料 。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述固化处理包括依次进行的第一固化处理和第二固化处理；所述第一固化处理的温度为90 150℃，时间为1 5h；所述第二固化~ ~处理的温度为140 200℃，时间为1 5h。

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说明书

一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

[0002] 环氧树脂(EP)是一类常用的热固性塑料，其具有优异的化学稳定性、良好的机械性性能、较高的热稳定性、极高的粘结性与极小的固化收缩率，凭借着上述优异性能，环氧树脂常被应用于胶黏剂、涂层、电子设备用模塑料、工程塑料、复合材料基体等领域。然而，较高的交联度也导致了环氧树脂存在韧性与耐磨性差、材料硬度较低等问题。

[0003] 为解决以上问题常采用无机纳米粒子改性、液体橡胶改性、聚氨酯改性、调控柔性固化剂、对环氧树脂分子结构进行定向设计等方法改善环氧树脂材料的韧性。在这其中，无机纳米粒子增韧法是一类优势突出的改性方法。处于纳米级的颗粒尺寸、巨大的比表面积、极高的模量赋予了无机纳米粒子特殊的性质。具体到环氧树脂/无机纳米颗粒复合材料领域，无机纳米颗粒在环氧树脂中可以有效的阻止裂纹的延伸，并有效的分散应力集中，达到增加材料冲击强度，增强材料韧性的效果。同时纳米颗粒的高模量也可以有效的增加复合材料的硬度。例如发明专利CN 201410822326.2公开了一种环氧树脂‑二氧化硅空心管复合材料及制备方法，该专利通过二氧化硅空心管增强环氧树脂的机械性能。更为重要的是，在摩擦学领域，环氧树脂/无机纳米颗粒复合材料与金属对磨时，无机纳米颗粒会参与界面发生的物理化学反应，达到降低复合材料磨损的作用。

[0004] 但是，由于无机纳米颗粒与环氧树脂基体存在巨大的结构差异，同时无机纳米颗粒表面活性基团较少。以上问题导致无机纳米颗粒在环氧树脂中分散性较差，纳米颗粒团聚较为严重，且无机纳米颗粒与环氧树脂之间的界面相互作用力较弱。以上问题严重影响了该种材料在环氧树脂复合材料领域的应用。同时由于合成方法的限制，相较微米级无机填料，无机纳米颗粒价格较为昂贵，这也在一定程度上限制了该种材料作为工业原料的推广与应用。

[0005] 同时，尽管环氧树脂类材料在热固性塑料领域具有较为良好的机械性能。但与金属材料相比，还相差甚远。为解决以上问题，常将玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、钢纤维等高模量的纤维类材料作为支撑骨架，构造环氧树脂/纤维复合材料，进而达到增强材料的强度与硬度的目的。但是，上述纤维类材料表面通常较为光滑，且活性基团较少。惰性的表面与差异巨大的结构导致纤维类材料与环氧树脂基体作用力较弱。这一现象严重的影响了环氧树脂/纤维材料的可靠性与应用潜力。为解决以上问题，常采用纤维表面化学改性、构造纤维表面粗糙度、环氧树脂基体改性等方法。例如发明专利CN201710465362.1就公开了一种多巴胺改性玻璃纤维/环氧树脂复合材料的制备方法。该专利通过多巴胺改性玻璃纤维表面，构造活性官能团，极大程度上增强了玻璃纤维与环氧树脂基体的界面作用力，有效的改善材料的机械性能。但是，多巴胺高昂的价格也限制了该种改性方法的应用潜力。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料及其制备方法，采用本发明方法制备环氧树脂复合材料成本低，且制备的环氧树脂复合材料具有良好的机械性能与摩擦学性能。

[0007] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

[0008] 本发明提供了一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料，以质量份数计，包括以下制备原料：粉碎纤维5～50份、偶联剂表面改性赤泥材料10～100份、环氧树脂50～300份、消泡剂0.1～1份和固化剂10～45份。

[0009] 优选的，所述粉碎纤维包括粉碎碳纤维、粉碎芳纶纤维或偶联改性粉碎玻璃纤维；所述粉碎纤维的平均长度为50～80μm，单丝直径为0.1～8μm。

[0010] 优选的，所述偶联改性粉碎玻璃纤维的制备方法包括以下步骤：将硅烷偶联剂、乙醇和水混合，得到改性液；将所述改性液与粉碎玻璃纤维混合，进行改性反应，得到偶联改性粉碎玻璃纤维。

[0011] 优选的，所述偶联剂表面改性赤泥材料的制备方法包括以下步骤：

[0012] 将赤泥、有机酸与水混合，依次进行脱碱处理和沉降分离处理，得到脱碱赤泥；

[0013] 将所述脱碱赤泥、第一偶联剂、第二偶联剂与有机溶剂混合，进行改性处理，得到偶联剂表面改性赤泥材料；所述第一偶联剂为硅烷类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和钛酸酯类偶联剂中的至少一种，所述第二偶联剂为氨基偶联剂。

[0014] 优选的，所述有机酸包括乙酸、草酸、马来酸或硬脂酸；所述赤泥与有机酸的质量比为(50～300)：20。

[0015] 优选的，所述脱碱处理的温度为50～130℃，时间为120min；所述改性处理的温度为90～150℃，时间为2h。

[0016] 优选的，所述硅烷类偶联剂包括正辛基三乙氧基硅烷，所述铝酸酯类偶联剂包括异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯或二异丙氧基乙酰乙酸油酸脂基铝酸酯，所述钛酸酯类偶联剂包括异丙氧基三硬脂酸酰氧基钛酸酯或异丙氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯；所述氨基偶联剂包括3‑氨丙基三乙氧基硅烷、3‑脲丙基三甲氧基硅烷或异丙氧基三(乙二胺基N‑乙氧基)钛酸酯；

[0017] 所述脱碱赤泥与第一偶联剂、第二偶联剂的质量比为(50～300)：(0.2～2)：(0.2～2)。

[0018] 优选的，所述固化剂包括二乙烯基三胺、二氨基二苯砜、二氨基二苯基甲烷或桐油酸酐。

[0019] 本发明提供了上述方案所述环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

[0020] 将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料环氧树脂、消泡剂和固化剂混合，将所得混合液进行固化处理，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材。优选的，所述固化处理包括依次进行的第一固化处理和第二固化处理；所述第一固化处理的温度为90～150℃，时间为1～5h；所述第二固化处理的温度为140～200℃，时间为1～5h。

[0021] 本发明提供了一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料，以质量份数计，包括以下制备原料：粉碎纤维5～50份、偶联剂表面改性赤泥材料10～100份、环氧树脂50～300份、消泡剂0.1～1份和固化剂10～45份。

[0022] 本发明采用经偶联剂表面改性的赤泥作为纳米‑微米复合无机填料，对环氧树脂基体进行改性，并以粉碎纤维作为补强材料制备环氧树脂复合材料，经过赤泥改性的环氧树脂具有更加优异的韧性与强度，同时，偶联剂表面改性赤泥的加入也促使树脂基体与纤维补强材料产生了更为紧密的界面作用。因此，本发明制备的环氧树脂复合材料具有良好的机械性能与摩擦学性能。

附图说明

[0023] 图1为实施例1制备的环氧树脂复合材料冲击断面的SEM图；

[0024] 图2为实施例1制备的环氧树脂复合材料环块干摩擦测试的摩擦系数‑时间曲线图；

[0025] 图3为实施例1制备的环氧树脂复合材料对偶与轴承钢对偶进行环块摩擦试验后，轴承钢对偶的表面三维轮廓图；

[0026] 图4为实施例1制备的环氧树脂复合材料对偶与轴承钢对偶进行环块摩擦试验后，轴承钢对偶的表面线性高度数据图。

具体实施方式

[0027] 本发明提供了一种纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料，以质量份数计，包括以下制备原料：粉碎纤维5～50份、偶联剂表面改性赤泥材料10～100份、环氧树脂50～300份、消泡剂0.1～1份和固化剂10～45份。

[0028] 在本发明中，未经特殊说明，所用原料均为本领域熟知的市售商品。

[0029] 下面先对偶联剂表面改性赤泥材料进行说明。

[0030] 在本发明中，所述偶联剂表面改性赤泥材料的制备方法优选包括以下步骤：

[0031] 将赤泥、有机酸与水混合，依次进行脱碱处理和沉降分离处理，得到脱碱赤泥；

[0032] 将所述脱碱赤泥、第一偶联剂、第二偶联剂与有机溶剂混合，进行改性处理，得到偶联剂表面改性赤泥材料；所述第一偶联剂为硅烷类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和钛酸酯类偶联剂中的至少一种，所述第二偶联剂为氨基偶联剂。

[0033] 本发明将赤泥、有机酸与水混合，依次进行脱碱处理和沉降分离处理，得到脱碱赤泥。本发明对所述赤泥(RM)的来源没有特殊限定，采用本领域技术人员熟知来源的赤泥即可，在本发明的实施例中，具体可以为联合法冶铝工艺中产生的赤泥。在本发明中，联合法2‑
冶铝工艺中产生的赤泥多为黄赤泥与黑赤泥混合形成的棕赤泥，其中，黄赤泥中S 的含量
2‑
较低(<0.1wt％)，颗粒尺寸较小，亲水性较强，在水中分散性能更佳；黑赤泥中S 含量较高
2‑
(>0.25wt％)，S 的存在极大程度上促进了FeO与FeS的结晶与晶体生长，进而使赤泥颗粒较
2+
大，表面亲水基团较少，且多呈电中性，在水中分散性差；当赤泥中S 含量处于0.1～
0.25wt％范围内时，赤泥多为黄赤泥与黑赤泥的混合物，其颜色呈棕色，即为棕赤泥。本发明首先通过有机酸脱碱与沉降分离法对棕赤泥进行脱碱与粒径分离，得到脱碱赤泥(即脱碱的黄赤泥)。随后通过共价键表面改性法，在脱碱赤泥的基础上制备了具有氨基结构的高分散性赤泥，即氨基化脱碱赤泥材料(RM‑NH2)，将其作为改性剂加入环氧树脂/粉末纤维的复合材料中，上述改性赤泥有效的改变了环氧树脂基体的凝胶化时间、粘度与热膨胀性能。
以上变化极大的改善了粉末纤维在环氧树脂/赤泥基体中的分散性与界面相容性。在改善环氧树脂基体机械性能的同时也有效的增强了环氧树脂基体与粉末纤维之间的界面作用力。在赤泥、粉末纤维的协同作用下，环氧树脂/纤维/赤泥(EP/SF/RM)的机械性能发生了显著的变化，摩擦学性能也出现了显著的提升。

[0034] 在本发明中，所述赤泥在使用前优选进行粉碎处理，然后过100目筛网，将筛下所得赤泥进行脱碱处理；本发明对所述粉碎处理的具体操作方法没有特殊限定，能够得到所需粒度的赤泥即可，在本发明的实施例中，具体是将赤泥加入固体粉碎机中，在23000rpm转速条件下进行粉碎处理。

[0035] 在本发明中，所述有机酸优选包括乙酸、草酸、马来酸或硬脂酸；所述赤泥与有机酸的质量比优选为(50～300)：20，更优选为(100～250)：20，进一步优选为(130～230)：20，更进一步优选为(150～200)：20。在本发明中，所述水优选为蒸馏水，所述赤泥与水的用量比优选为(50～300)g：(200～800)mL，更优选为(100～250)g：(300～700)mL，进一步优选为(130～230)g：(400～600)mL，更进一步优选为(150～200)g：(450～550)mL。本发明对所述赤泥、有机酸与水混合的方式没有特殊限定，能够将各组分混合均匀即可。

[0036] 在本发明中，所述脱碱处理的温度优选为50～130℃，更优选为60～120℃，进一步优选为70～100℃；本发明优选通过油浴锅提供脱碱处理的温度。在本发明中，所述脱碱处理的时间优选为120min。在本发明中，所述脱碱处理优选在机械搅拌条件下进行，所述搅拌的速率优选为100～1000rpm，更优选为200～600rpm，进一步优选为300～500rpm。在本发明中，所述脱碱处理的过程中，赤泥中Na2O与水反应：Na2O+H2O＝2NaOH，这是造成赤泥碱污染的主要原因；同时，NaOH的浓度进一步影响了反应的进程，抑制了Na2O在水中的溶解，这导致单纯的H2O洗涤很难去除Na2O。本发明在有机酸作用进行脱碱处理，以草酸为例，草酸与Na2O产生的NaOH反应：HOOC‑COOH+2NaOH＝NaOOC‑COONa+2H2O，可以促进Na2O与水反应，进而增加Na2O溶解性，达到除去Na2O的效果。

[0037] 在本发明中，所述沉降分离处理优选包括：将脱碱处理后所得体系依次进行分散和静置，将静置后所得上层分散液进行固液分离，所得固体物料为脱碱赤泥。在本发明中，所述分散的温度优选为50～90℃，更优选为60～80℃，进一步优选为65～75℃；在本发明中，所述分散的温度优选低于所述脱碱处理的温度，具体的，所述脱碱处理与分散的温度差值优选为5～30℃，更优选为10～20℃；所述分散的时间优选为2～5min；所述分散优选在玻璃棒搅拌条件下进行。在本发明中，所述分散优选是将脱碱处理后所得体系降温5～30℃，在玻璃棒搅拌条件下进行分散2～5min。本发明优选在上述条件下进行分散，能够调控脱碱处理后所得体系的粘度，有利于控制大颗粒赤泥与小颗粒赤泥的沉降速率，进而选择合适的沉降时间将以上两种赤泥分离。在本发明中，所述静置的时间优选为1～10min，更优选为2～5min，更优选为3min；本发明通过静置使体系分层，其中上层分散液呈黄色，即分散有小颗粒的黄赤泥；下层固液混合料含有大颗粒赤泥。

[0038] 在本发明中，所述沉降分离处理的次数优选为1～10次，更优选为3～7次，进一步优选为5～6次。当所述沉降分离处理的次数≥2次时，本发明优选按照上述方式将脱碱处理后所得体系依次进行分散和静置后，将下层固液混合料加水稀释，之后按照上述方式将所得体系依次进行分散和静置，以此循环，实现多次沉降分离处理。

[0039] 最后一次静置后，本发明将所得上层分散液进行固液分离，所得固体物料为脱碱赤泥。在本发明中，可以将每次静置后所得上层分散液分别进行固液分离，也可以将每次静置后所得上层分散液合并后再进行固液分离，本发明对此不作特殊限定。本发明对所述固液分离的方式没有特殊限定，具体可以为过滤。

[0040] 本发明优选将固液分离后所得固体物料依次进行干燥和粉碎，得到脱碱赤泥。在本发明中，所述干燥的温度优选为100～200℃，更优选为120～150℃；时间优选为10～15h，更优选为12h。

[0041] 在本发明中，所述脱碱赤泥主要由片层状微米片与颗粒状纳米微球组成，材料单分散性较好，且粒径存在梯度性分布；具体的，所述纳米微球的粒度优选为20～100nm，微米片的尺寸优选为10～20μm。

[0042] 得到脱碱赤泥后，本发明将所述脱碱赤泥、第一偶联剂、第二偶联剂与有机溶剂混合，进行改性处理，得到偶联剂表面改性赤泥材料；所述第一偶联剂为硅烷类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和钛酸酯类偶联剂中的至少一种，所述第二偶联剂为氨基偶联剂。在本发明中，所述硅烷类偶联剂优选包括正辛基三乙氧基硅烷(SCA‑K08E)，所述铝酸酯类偶联剂优选包括异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯(ACA‑K30)，所述钛酸酯类偶联剂优选包括异丙氧基三硬脂酸酰氧基钛酸酯(TCA‑KTTT)；所述氨基偶联剂包括3‑氨丙基三乙氧基硅烷(SCA‑A10E)、3‑脲丙基三甲氧基硅烷(SCA‑U60M)或异丙氧基三(乙二胺基N‑乙氧基)钛酸酯(TCA‑K44)；所述脱碱赤泥与第一偶联剂、第二偶联剂的质量比优选为(50～300)：(0.2～2)：(0.2～2)。在本发明中，所述有机溶剂优选包括乙醇、异丙醇、四氢呋喃或N,N‑二甲基甲酰胺。在本发明中，所述第一偶联剂和第二偶联剂之和与有机溶剂的质量比优选为1：(1～4)。在本发明中，所述脱碱赤泥、第一偶联剂、第二偶联剂与有机溶剂混合的方式优选为将第一偶联剂与部分有机溶剂混合，得到第一偶联剂溶液；将第二偶联剂与剩余有机溶剂混合，得到第二偶联剂溶液；将所述第一偶联剂溶液与第二偶联剂溶液分别喷洒于脱碱赤泥上进行搅拌混合；所述搅拌混合时搅拌的速率优选为20000～30000rpm，更优选为25000rpm，搅拌的时间优选为1～20min，更优选为10～15min。

[0043] 在本发明中，所述改性处理的温度优选为90～150℃，更优选为100～130℃；时间优选为2h。在本发明中，所述改性处理过程中，第一偶联剂与第二偶联剂在有机溶剂的作用下均匀分散在脱碱赤泥的表面，并与脱碱赤泥实现偶联，最终得到氨基化脱碱赤泥材料，即偶联剂表面改性赤泥材料；具体的，硅烷类偶联剂更有利于偶联在SiO2表面，钛酸酯类偶联剂与铝酸酯类偶联剂更有利于偶联在Fe2O3、TiO2、ZnO以及Al2O3表面。

[0044] 下面对本发明的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料进行说明。

[0045] 以质量份数计，本发明提供的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料包括粉碎纤维5～50份，优选为10～45份，更优选为10～30份。在本发明中，所述粉碎纤维优选包括粉碎碳纤维、粉碎芳纶纤维或偶联改性粉碎玻璃纤维；所述粉碎纤维的平均长度优选为50～80μm，单丝直径优选为0.1～8μm。在本发明的实施例中，所述粉碎碳纤维采购自SGL集团，粉碎碳纤的型号为CM80‑3.0/200‑UN研磨碳纤维，纤维密度为1.8g/cm3，纤维丝平均长度为80μm，单丝直径为7μm，拉伸强度为3.0GPa，拉伸模量为200GPa，断裂伸长率为1.5％。所述粉碎芳纶纤维采购自南京腾逸新材料科技有限公司，牌号为KF‑300F，纤维平均长度60μm，单丝直径0.5μm，分解温度500℃。在本发明中，所述粉碎纤维作为补强材料。

[0046] 在本发明中，所述偶联改性粉碎玻璃纤维的制备方法优选包括以下步骤：将硅烷偶联剂、乙醇和水混合，得到改性液；将所述改性液与粉碎玻璃纤维混合，进行改性反应，得到偶联改性粉碎玻璃纤维。

[0047] 本发明将硅烷偶联剂、乙醇和水混合，得到改性液。本发明对所述硅烷偶联剂的具体种类没有特殊要求，采用本领域熟知的硅烷偶联剂即可。在本发明的实施例中，所述硅烷偶联剂为KH‑550。在本发明中，所述硅烷偶联剂、乙醇和水的质量比优选为1:2～6:0.2～1。在本发明中，所述混合优选在搅拌条件下进行，所述搅拌的时间优选为30min。本发明对所述搅拌的速率没有特殊要求，采用本领域熟知的搅拌速率即可。本发明在所述混合过程中，硅烷偶联剂发生水解。

[0048] 得到改性液后，本发明将所述改性液与粉碎玻璃纤维混合，进行改性反应，得到偶联改性粉碎玻璃纤维。在本发明的实施例中，所述粉碎玻璃纤维采购自南京玻璃纤维研究设计院，产品编号为EMG‑250，纤维长度50～80μm，单丝直径5μm。在本发明中，所述改性液与粉碎玻璃纤维的质量比优选为1：50～300，更优选为1:100～250。在本发明中，将所述改性液与粉碎玻璃纤维混合优选包括：将粉碎玻璃纤维置于粉碎机中，保持粉碎机转动，将所述改性液均匀喷入粉碎机中，将所述粉碎机腔体密封，搅拌。在本发明中，所述粉碎机优选为高速粉碎机；所述粉碎机的转速优选为10rpm。本发明优选采用喷枪将所述改性液喷入粉碎机中。在本发明中，所述搅拌的转速优选为23000rpm，搅拌的时间优选为3min。

[0049] 在本发明中，所述改性的温度优选为100～180℃，更优选为120～150℃，所述改性的时间优选为1～5h，更优选为2～3h。

[0050] 以所述粉碎纤维的质量份数为基准，本发明提供的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料的制备原料包括偶联剂表面改性赤泥材料10～100份，优选为20～90份，更优选为30～80份。所述偶联剂表面改性赤泥材料作为改性剂加入环氧树脂/粉末纤维的复合材料中，有效的改变了环氧树脂基体的凝胶化时间、粘度与热膨胀性能。以上变化极大的改善了粉末纤维在环氧树脂/赤泥基体中的分散性与界面相容性。在改善环氧树脂基体机械性能的同时也有效的增强了环氧树脂基体与粉末纤维之间的界面作用力。在赤泥、粉末纤维的协同作用下，环氧树脂/纤维/赤泥(EP/SF/RM)的机械性能发生了显著的变化，摩擦学性能也出现了显著的提升。

[0051] 以所述粉碎纤维的质量份数为基准，本发明提供的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料的制备原料包括环氧树脂50～300份，优选为80～270份，更优选为100～250份，进一步优选为120～200份。在本发明中，所述环氧树脂优选为双酚A类环氧树脂，更优选为E‑51、E‑54、E‑31或E‑10。

[0052] 以所述粉碎纤维的质量份数为基准，本发明提供的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料的制备原料包括消泡剂0.1～1份，优选为0.2～0.5份，更优选为0.2份。本发明对所述消泡剂的具体种类没有特殊要求，采用本领域熟知的消泡剂即可，具体的可以为硅油。

[0053] 以所述粉碎纤维的质量份数为基准，本发明提供的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料的制备原料包括固化剂10～45份，优选为20～35份，更优选为22～25份。在本发明中，所述固化剂优选包括二乙烯基三胺(DETA)、二氨基二苯砜(DDS)、二氨基二苯基甲烷(DDM)、桐油酸酐(TOA)。

[0054] 本发明提供了上述方案所述环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

[0055] 将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料、环氧树脂消泡剂和固化剂混合，将所得混合体系进行固化处理，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0056] 在本发明中，将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料、环氧树脂消泡剂和固化剂混合优选包括：将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料和环氧树脂混合，进行分散处理，得到分散处理体系；将所述分散处理体系、消泡剂和固化剂混合(第一种混合方式)。或者，将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料、环氧树脂和消泡剂混合，进行分散处理，得到分散处理体系；将所述分散处理体系和固化剂混合(第二种混合方式)。

[0057] 本发明优选根据体系的粘度选择消泡剂合适的加入时机，当粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料和环氧树脂的混合料粘度较高时，本发明优选在加入环氧树脂后加入消泡剂；当所述粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料和环氧树脂的混合料粘度较低时，本发明优选将消泡剂同固化剂一同加入。此为本领域公知常识，这里不再赘述。

[0058] 下面先对第一种混合方式进行说明。

[0059] 本发明将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料和环氧树脂混合，进行分散处理，得到分散处理体系。在本发明中，将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料和环氧树脂混合优选包括：将粉碎纤维和偶联剂表面改性赤泥预先混合，得到纤维/RM粉末；将所述纤维/RM粉末加入到环氧树脂中，进行分散处理。在本发明中，所述预先混合优选在高速粉碎机中进行。

[0060] 在本发明中，所述分散处理的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃，进一步优选为70～80℃；时间优选为5～15min，更优选为7～13min，进一步优选为9～11min。在本发明中，所述分散处理优选在高速搅拌罐中进行，本发明优选采用聚四氟球磨搅拌头进行高速搅拌，搅拌转速优选为1000～9000rpm。

[0061] 所述分散处理后，本发明优选将所得体系进行第一真空脱气，得到分散处理体系；所述第一真空脱气的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃，时间优选为10min；所述第一真空脱气优选在真空烘箱中进行。

[0062] 得到分散处理体系后，本发明将所述分散处理体系、消泡剂和固化剂混合，进行固化处理，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0063] 在本发明中，将所述分散处理体系、消泡剂和固化剂混合优选包括：向所述分散体系中加入消泡剂和固化剂，在50～100℃搅拌5～15min。在本发明中，所述搅拌的转速优选为1000～9000rpm，更优选为2000～8000rpm。本发明在上述条件下混合，可以保证固化剂充分溶解。

[0064] 将分散处理体系、消泡剂和固化剂混合后，本发明优选将所得体系进行第二真空脱泡，之后将所得体系进行固化处理。在本发明中，所述第二真空脱气的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃；所述第二真空脱气的时间优选为5～15min，更优选为8～12min；
所述第二真空脱气优选在真空烘箱中进行。

[0065] 下面对第二种混合方式进行说明。

[0066] 本发明将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料、环氧树脂和消泡剂混合，进行分散处理，得到分散处理体系；将所述分散处理体

[0067] 系和固化剂混合。

[0068] 本发明将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料、环氧树脂和消泡剂混合，进行分散处理，得到分散处理体系。在本发明中，将粉碎纤维、偶联剂表面改性赤泥材料、环氧树脂和消泡剂混合优选包括：将粉碎纤维和偶联剂表面改性赤泥预先混合，得到纤维/RM粉末；将所述纤维/RM粉末加入到环氧树脂中，然后加入消泡剂进行分散处理。在本发明中，所述预先混合优选在高速粉碎机中进行。所述分散处理的条件同第一种混合方式，这里不再赘述。

[0069] 所述分散处理后，本发明优选将所得体系进行第一真空脱气，得到分散处理体系；所述第一真空脱气的温度优选为50～100℃，更优选为60～90℃，时间优选为10min；所述第一真空脱气优选在真空烘箱中进行。

[0070] 得到分散处理体系后，本发明将所述分散处理体系和固化剂混合。

[0071] 在本发明中，将所述分散处理体系和固化剂混合优选包括：向所述分散体系中加入固化剂，在50～100℃搅拌5～15min。在本发明中，所述搅拌的转速优选为1000～9000rpm，更优选为2000～8000rpm。本发明在上述条件下混合，可以保证固化剂充分溶解。

[0072] 将分散处理体系和固化剂混合后，本发明优选将所得体系进行第二真空脱泡，之后将所得体系进行固化处理。在本发明中，所述第二真空脱气的条件与第一种混合方式中第二真空脱气的条件相同，这里不再赘述。

[0073] 在本发明中，所述固化处理优选包括依次进行的第一固化处理和第二固化处理；所述第一固化处理的温度优选为90～150℃，更优选为100～140℃，进一步优选为100～130℃；所述第一固化处理的时间优选为1～5h，更优选为2～4h；所述第二固化处理的温度为优选140～200℃，更优选为150～190℃，进一步优选为150～170℃；所述第二固化处理的时间优选为1～5h，更优选为2～4h。在本发明中，所述第二固化处理的温度优选高于第一固化处理的温度。本发明优选将第二真空脱气后所得体系置于模具中进行固化处理。

[0074] 所述固化处理后，本发明优选将所得材料自然降温至室温，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。本发明具体在烘箱中进行所述固化处理，固化处理结束后，优选将烘箱断电，所得材料于烘箱中自然降温至室温。

[0075] 下面结合实施例对本发明提供的纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

[0076] 实施例1

[0077] 1、脱碱赤泥的制备

[0078] 将160g赤泥(RM)加入固体粉碎机中，在23000rpm转速条件下进行高速粉碎，随后将粉碎后RM过100目筛网，将过筛后RM转移入圆底烧瓶中，加入600mL蒸馏水与20g草酸，在1000rpm机械搅拌条件下，控制油浴锅反应温度为80℃，反应120min，得到第一RM分散液；将所述第一RM分散液温度降至60℃，通过玻璃棒搅拌使赤泥再一次分散，得到第二RM分散液；
将所述第二RM分散液静置3min，取上层黄色分散液，通过抽滤得到RM滤饼，完成1次沉降分离；将静置后所得下层固液混合料加水稀释，之后重复上述沉降分离处理步骤，共进行沉降分离处理步骤6次，将每次沉降分离处理收集的上层黄色分散液合并后进行抽滤，得到RM滤饼，将所述RM滤饼于120℃烘箱中干燥12h，采用固体粉碎机在23000rpm转速条件下进行粉碎，得到脱碱赤泥。

[0079] 2、偶联剂表面改性RM的制备

[0080] 将0.38g钛酸酯类偶联剂异丙氧基三(乙二胺基N‑乙氧基)钛酸酯(ACA‑K44)溶于异丙醇(按质量比，ACA‑K44：异丙醇＝1：4)中，得到ACA‑K44溶液；将0.76g铝酸酯类偶联剂异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯(ACA‑K30)溶于异丙醇(按质量比，ACA‑K30：异丙醇＝1：4)中，得到ACA‑K30溶液；将100g脱碱赤泥置于粉碎机中，通过喷壶将1.9gACA‑K44溶液和3.8g ACA‑K30溶液喷洒进入粉碎机中，于25000rpm条件下搅拌15min，以确保偶联剂充分分散于RM表面，随后将混合均匀的体系放入烘箱中120℃反应2h，得到偶联剂表面改性RM。

[0081] 3、环氧树脂复合材料的制备

[0082] 将11.8g粉碎碳纤维(SCF)和50.8g偶联剂表面改性RM采用高速粉碎机预先混合，得到SCF/RM粉末；称取100g环氧树脂E‑51于高速搅拌罐中，加入所述SCF/RM粉末，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为70℃，调整搅拌速度为5000rpm，高速搅拌10min，将所得体系在真空烘箱中于70℃真空脱气10min，得到分散处理体系；向所述分散处理体系中加入25g固化剂DDM和0.2g硅油作为消泡剂，保持70℃的反应温度，调整搅拌速度为5000rpm，反应10min，将所得体系在真空烘箱中于70℃真空脱气10min，然后将真空脱气后的体系倒入模具，在120℃固化2h，之后在160℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0083] 冲击强度、弯曲强度、压缩强度的样品尺寸与测试方法分别依据国家标准GBT 1843‑2008、GBT 9341‑2008、GBT 1041‑2008在无尘锯中切割，通过电子万能材料试验机(CTM‑50G，上海协强仪器制造有限公司)进行测试。使用济南益华高速环块摩擦试验机(MRH‑3)在32N正压力下，以1m/s线速度，对12×4×4的样品进行环块干摩擦实验，评价材料的耐磨。

[0084] 实施例1制备的环氧树脂复合材料的性能如表1所示。

[0085] 表1实施例1制备的环氧树脂复合材料的性能

[0086]

[0087]

[0088] 实施例2

[0089] 1、脱碱赤泥的制备

[0090] 同实施例1。

[0091] 2、偶联剂表面改性RM的制备

[0092] 同实施例1。

[0093] 3、环氧树脂复合材料的制备

[0094] 将21.7g粉碎芳纶纤维(SKF)和36.6g偶联剂表面改性RM采用高速粉碎机预先混合，得到SKF/RM粉末；称取96g环氧树脂E‑51于高速搅拌罐中，加入所述SKF/RM粉末，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为70℃，调整搅拌速度为5000rpm，高速搅拌10min，将所得体系在真空烘箱中于70℃真空脱气10min，得到分散处理体系；向所述分散处理体系中加入24.1g固化剂DDM和0.2g硅油作为消泡剂，保持70℃的反应温度，调整搅拌速度为5000rpm，反应10min，将所得体系在真空烘箱中于70℃真空脱气10min，然后将真空脱气后的体系倒入模具，在120℃固化2h，之后在160℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0095] 参照实施例1的方法对实施例2制备的环氧树脂复合材料进行性能测试，结果如表2所示。

[0096] 表2实施例2制备的环氧树脂复合材料的性能

[0097]

[0098] 实施例3

[0099] 1、脱碱赤泥的制备

[0100] 同实施例1。

[0101] 2、偶联剂表面改性RM的制备

[0102] 同实施例1。

[0103] 3、SGF表面改性

[0104] 首先，称取通过分析天平称取1.5000g硅烷偶联剂KH‑550、5.4000g乙醇和0.6000g水，并将三者混合，并通过磁力搅拌反应30min，得到改性液；将其装入液体喷枪中备用；同时，称取150g SGF于高速粉碎机中，保持高速粉碎机低速10rpm转动，通过液体喷枪将溶液均匀喷入高速粉碎机，随后，将粉碎机腔体密封，并以23000rpm的速度搅拌3min，以保证改性液在SGF中的均匀分散，最后将搅拌后的混合物在120℃环境下反应2h，得到偶联剂表面改性SGF。

[0105] 4、环氧树脂复合材料的制备

[0106] 将30g硅烷偶联剂改性后粉碎玻璃纤维(SGF)和40g偶联剂表面改性RM采用高速粉碎机预先混合，得到SGF/RM粉末；称取90g环氧树脂E‑31于高速搅拌罐中，加入所述SGF/RM粉末，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为70℃，调整搅拌速度为5000rpm，高速搅拌10min，将所得体系在真空烘箱中于70℃真空脱气10min，得到分散处理体系；向所述分散处理体系中加入22.5g固化剂DDM和0.2g硅油作为消泡剂，保持70℃的反应温度，调整搅拌速度为5000rpm，反应10min，将所得体系在真空烘箱中于70℃真空脱气10min，然后将真空脱气后的体系倒入模具，在120℃固化2h，之后在160℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0107] 参照实施例1的方法对实施例3制备的环氧树脂复合材料进行性能测试，结果如表3所示。

[0108] 表3实施例3制备的环氧树脂复合材料的性能

[0109]

[0110] 实施例4

[0111] 1、脱碱赤泥的制备

[0112] 同实施例1。

[0113] 2、偶联剂表面改性RM的制备

[0114] 同实施例1。

[0115] 3、环氧树脂复合材料的制备

[0116] 将30.2g粉碎碳纤维(SCF)和26.7g偶联剂表面改性RM采用高速粉碎机预先混合，得到SCF/RM粉末；称取105g环氧树脂E‑10于高速搅拌罐中，加入所述SCF/RM粉末和0.2g硅油作为消泡剂，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为50℃，调整搅拌速度为4000rpm，高速搅拌8min，将所得体系在真空烘箱中于50℃真空脱气8min，得到分散处理体系；向所述分散处理体系中加入35g固化剂DDM，保持50℃的反应温度，调整搅拌速度为
4000rpm，反应80min，将所得体系在真空烘箱中于50℃真空脱气5min，然后将真空脱气后的体系倒入模具，在100℃固化2h，之后在150℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0117] 参照实施例1的方法对实施例4制备的环氧树脂复合材料进行性能测试，结果如表3所示。

[0118] 表4实施例4制备的环氧树脂复合材料的性能

[0119]

[0120] 实施例5

[0121] 1、脱碱赤泥的制备

[0122] 同实施例1。

[0123] 2、偶联剂表面改性RM的制备

[0124] 同实施例1。

[0125] 3、环氧树脂复合材料的制备

[0126] 将25.5g粉碎玻璃纤维和29.5g偶联剂表面改性RM采用高速粉碎机预先混合，得到SGF/RM粉末；称取93.5g环氧树脂E‑44于高速搅拌罐中，加入所述SGF/RM粉末和0.2g硅油作为消泡剂，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为80℃，调整搅拌速度为5000rpm，高速搅拌5min，将所得体系在真空烘箱中于80℃真空脱气5min，得到分散处理体系；向所述分散处理体系中加入23.4g固化剂DDM，保持80℃的反应温度，调整搅拌速度为5000rpm，反应5min，将所得体系在真空烘箱中于80℃真空脱气5min，然后将真空脱气后的体系倒入模具，在150℃固化2h，之后在180℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到纤维、赤泥共同改性的环氧树脂复合材料。

[0127] 参照实施例1的方法对实施例5制备的环氧树脂复合材料进行性能测试，结果如表5所示。

[0128] 表5实施例5制备的环氧树脂复合材料的性能。

[0129]

[0130] 对比例1

[0131] EP的制备

[0132] 将100g环氧树脂E‑51，25g固化剂DDM置于高速搅拌罐中，选择聚四氟球磨搅拌头，控制反应温度为70℃，调整搅拌速度为4000rpm，反应10min，随后通过真空烘箱，在70℃环境下，真空脱气5min，然后将真空脱气后的体系倒入模具，在100℃下固化2h，之后在160℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到EP材料。

[0133] 参照实施例1的方法对对比例1制备的EP材料进行性能测试，结果如表6所示。

[0134] 表6对比例1制备的EP材料的性能

[0135]

[0136] 对比例2

[0137] EP/RM复合材料

[0138] 1、脱碱赤泥的制备

[0139] 同实施例1。

[0140] 2、偶联剂表面改性RM的制备

[0141] 同实施例1。

[0142] 3、EP/RM复合材料的合成

[0143] 称取120g环氧树脂于高速搅拌罐中，加入45g经偶联剂表面改性RM，0.2g硅油作为消泡剂，选择聚四氟球磨搅拌头，控制反应温度为60℃，调整搅拌速度为5000rpm，高速搅拌10min，随后通过真空烘箱，在50℃下，真空脱气10min，得到分散处理体系；向所述分散处理体系中加入40g固化剂，保持60℃的反应温度，调整搅拌速度为5000rpm，高速搅拌10min。随后通过真空烘箱，在50℃环境下，真空脱气10min，将真空脱气后的体系倒入模具，在120℃下固化2h，之后在160℃下固化2h，于烘箱中自然降温，得到EP/RM复合材料。

[0144] 参照实施例1的方法对对比例2制备的EP/RM复合材料进行性能测试，结果如表7所示。

[0145] 表7对比例2制备的EP/RM复合材料的性能

[0146]

[0147] 对比例3

[0148] EP/SCF复合材料的合成：

[0149] 称取112.7g环氧树脂E‑51于高速搅拌罐中，加入23.7g的SCF粉末，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为50℃，调整搅拌速度为3000rpm，高速搅拌5min，随后通过真空烘箱，在50℃真空脱气5min，随后向真空脱气后的体系中加入28.2g固化剂DDM，0.2g硅油作为消泡剂，保持50℃的反应温度，调整搅拌速度为3000rpm，反应10min，随后通过真空烘箱，在50℃环境下，真空脱气5min，将真空脱气后的体系倒入模具，在100℃下固化1h，之后在180℃下固化3h，于烘箱中自然降温，得到EP/SCF复合材料。

[0150] 参照实施例1的方法对对比例3制备的EP/SCF复合材料进行性能测试，结果如表8所示。

[0151] 表8对比例3制备的EP/SCF复合材料的性能

[0152]

[0153] 对比例4

[0154] EP/SKF复合材料的合成

[0155] 称取116.8g环氧树脂E‑51于高速搅拌罐中，加入16.3g的SKF粉末，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为50℃，调整搅拌速度为6000rpm，高速搅拌10min，随后通过真空烘箱，在50℃真空脱气5min；向真空脱泡后的体系中加入29.2g固化剂DDM，0.2g硅油作为消泡剂，保持50℃的反应温度，调整搅拌速度为6000rpm，反应10min，随后通过真空烘箱，在50℃环境下真空脱气5min；将所述真空脱气后的体系倒入模具，在100℃下固化1h，之后在180℃下固化3h，于烘箱中自然降温，得到EP/SKF复合材料。

[0156] 参照实施例1的方法对对比例4制备的EP/SKF复合材料进行性能测试，结果如表9所示。

[0157] 表9对比例4制备的EP/SKF复合材料的性能

[0158]

[0159] 对比例5

[0160] EP/SGF复合材料

[0161] 1、SGF表面改性

[0162] 通过分析天平称取1.5000g硅烷偶联剂KH‑550、5.4000g乙醇和0.6000g水，将三者混合，并通过磁力搅拌反应30min，得到改性液，并将其装入液体喷枪中备用；同时，称取150g SGF于高速粉碎机中，保持高速粉碎机以10rpm速度低速转动，通过液体喷枪将溶液均匀喷入高速粉碎机，随后，将粉碎机腔体密封，并以23000rpm的速度搅拌3min，以保证改性液在SGF中的均匀分散；最后将搅拌后的混合物在120℃环境下反应2h，得到偶联剂表面改性SGF。

[0163] 2、EP/SGF复合材料的合成

[0164] 称取103.3g环氧树脂E‑51于高速搅拌罐中，加入30g的偶联剂表面改性SGF粉末，选择聚四氟乙烯球磨搅拌头，控制反应温度为60℃，调整搅拌速度为6000rpm，高速搅拌5min，随后通过真空烘箱，在60℃真空脱气5min；向真空脱气后的体系中加入25.3g固化剂DDM和0.2g硅油作为消泡剂，保持50℃的反应温度，调整搅拌速度为6000rpm，反应5min，随后通过真空烘箱，在50℃环境下真空脱气5min；将真空脱气后的体系倒入模具，在100℃下固化2h，之后在180℃下固化2h。于烘箱中自然降温，得到EP/SGF复合材料。

[0165] 参照实施例1的方法对对比例5制备的EP/SGF复合材料材料进行性能测试，结果如表10所示。

[0166] 表10对比例5制备的EP/SGF复合材料的性能

[0167]

[0168] 通过对比例1EP材料、对比例2EP/RM复合材料、对比例3EP/SCF复合材料三个对比例与实施例3的环氧树脂复合材料(EP/SCF/RM复合材料)对比，证明SCF与RM的协同作用显著的增强了EP/SCF/RM复合材料的摩擦学性能与力学性能。EP/SCF/RM复合材料在保证优异的力学性能的同时具有最低的体积磨损率与最小的摩擦系数。同时也通过对比例1EP材料、对比例4EP/SKF复合材料、对比例5EP/SGF复合材料、对比例2EP/RM复合材料与实施例2的EP/SKF/RM复合材料和实施例3的EP/SGF/RM复合材料进行对比，说明SK(G)F与RM之间存在协同作用。

[0169] 结果表征：

[0170] 1、对实施例1制备的环氧树脂复合材料的冲击断面进行SEM表征，结果如图1所示。由图1可以看出，棒状的纤维与经过赤泥改性后具有丰富涟漪结构的EP/RM基体。丰富涟漪结构证明在RM的改性作用下EP的韧性显著增强。同时，环氧树脂基体紧密包裹连接纤维，两者之间不存在明显的缝隙与气孔。这说明在RM的作用下SF与EP/RM基体之间的相互作用力显著增强。这一变化可以在材料的拉伸、弯曲与冲击过程中显著增强材料的机械性能。

[0171] 2、图2为实施例1制备的环氧树脂复合材料环块干摩擦测试的摩擦系数‑时间曲线图。如图所示，环氧树脂复合材料与钢环之间的摩擦系数在跑合阶段，随时间的变化先增长后降低。随着时间的变化，复合材料与钢环摩擦进入稳态，摩擦系数逐渐稳定，最终稳定在0.4左右。相比于对比例1的EP材料、对比例2的EP/RM复合材料、对比例3的EP/SCF复合材料，具有最低的摩擦系数。摩擦系数的降低应归因于以下原因：纤维可被看作乱序石墨材料，在材料摩擦磨损过程中将易于剪切的类石墨物质释放于复合材料与轴承钢界面，起到了润滑的作用。另外，在微纳米尺度上具有多重分布RM填充了轴承钢表面的沟壑与划痕。同时SCF与轴承钢接触产生的瞬时高温也促进了摩擦化学与摩擦物理反应，将RM更有效的烧结在了轴承钢表面，形成更为稳定的转移膜。在以上三方面原因的共同促进下，实施例1的EP/SCF/RM复合材料与轴承钢对磨时摩擦系数出现了显著的降低。

[0172] 3、图3为实施例1制备的环氧树脂复合材料对偶与轴承钢对偶进行环块摩擦试验后，轴承钢对偶的表面三维轮廓图。对比处于图片左右两端的空白轴承钢表面，发现位于图片中央位置的复合材料/轴承钢滑动接触区域出现了明显的取向性突出结构，这是复合材料对偶与轴承钢对偶滑动摩擦阶段在轴承钢对偶表面形成的转移膜。

[0173] 4、图4为实施例1制备的环氧树脂复合材料对偶与轴承钢对偶进行环块摩擦试验后，轴承钢对偶的表面线性高度数据。通过数据可知轴承钢对偶表面的转移膜厚度为0.3～0.6μm。

[0174] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。