[發明專利]玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法

無效

• 申請號: 201110168620.2
• 申請日: 2011-06-22
• 公開（公告）號: CN102304274A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發明（設計）人: 邱軍;陳典兵
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/06;C08K7/14;C08G59/42
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.一種玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)?將0.5克石墨烯和0.5克碳納米管分散于500克分散溶劑中，超聲2小時后形成穩定的懸浮液石墨烯-碳納米管，稱取1～1×10²g干燥的石墨烯-碳納米管和10g～1×10³g無機酸混合，在1~120kHz超聲波或10?r/min~10⁶?r/min的離心速度攪拌下處理1～80小時，然后加熱至20～180℃，反應1～48小時，以微濾膜抽濾，反復洗滌至中性，在25～150℃溫度下真空干燥1～48小時，得到純化的石墨烯-碳納米管；

(2)?將1～1×10²g干燥的玻璃纖維浸泡在5%的硅烷偶聯劑的水溶液中30min，取出后再放入120℃的烘箱中烘烤2h，除去玻璃纖維上的水分，得到硅烷偶聯劑處理的玻璃纖維；將步驟(1)中得到的純化石墨烯-碳納米管1～1×10²g和強氧化性酸1～1×10⁴mL混合，在1~120kHz超聲波下處理1～80小時，然后加熱到25～120℃，攪拌并回流反應1～80小時，超微孔濾膜抽濾，反復洗滌至溶液呈中性，在25～200℃溫度下真空干燥1～48小時，得到酸化的石墨烯-碳納米管；

(3)將步驟(2)所得酸化石墨烯-碳納米管1～1×10²g和二元胺或多元胺10～1×10⁴g，以1~100kHz超聲波處理1～100小時，然后在25～200℃溫度下反應0.5～100小時，抽濾并反復洗滌，在25~200℃溫度下真空干燥1～48小時，得到表面帶有活性氨基的接枝型石墨烯-碳納米管；

(4)將步驟(3)所得表面帶有活性氨基的石墨烯-碳納米管1～1×10²g在極性有機溶劑冰浴中攪拌滴加1～100g的芳香族酸酐化合物，滴加完畢后升溫至100～150℃回流3～12小時，用極性有機溶劑洗去未反應的芳香族酸酐化合物，40～80℃下真空干燥3～12小時，得到帶有活性酸酐基團的石墨烯-碳納米管；

(5)將步驟(4)所得表面帶有活性酸酐基團的石墨烯-碳納米管1～1×10²g和環氧樹脂10～1×10⁴g，升溫至樹脂基體熔融后，攪拌分散均勻并在真空條件下除氣泡，同時進行化學交聯反應，得到含有石墨烯-碳納米管的環氧樹脂聚合物；

(6)將以步驟(5)所得到含有石墨烯-碳納米管的環氧樹脂聚合物20g-25g作為基體和步驟(2)得到的硅烷偶聯劑處理的玻璃纖維20g-100g機械混合，在60～100℃,超聲波分散1～12小時，加入40~50g有機酸酐類固化劑，將以上固化體系倒入模具中，真空條件下除氣泡，在100~250℃下固化成型，得到含玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料。

2.根據權利要求1所述的玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述的石墨烯是指單層石墨片、多層石墨片或它們的混合物中任一種，所用的碳納米管是指直徑為5～200納米、長度為0.1～100微米的中空管狀碳材料。

3.根據權利要求1所述的玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述碳納米管包括化學氣相沉積法、電弧放電法、太陽能法、模板法或激光蒸發法中的任一種制備的單壁或多壁碳納米管。

4.根據權利要求1所述的玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所用的分散溶劑為無水乙醇、丙酮、甲苯或苯乙烯中任一種。

5.根據權利要求1所述的玻璃纖維／石墨烯-碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法，其特征在于步驟(1)中所述無機酸為1～35％重量酸濃度的硝酸、1～55％重量酸濃度的硫酸或1～50％重量酸濃度的鹽酸中任一種或其混合液。

6.根據權利要求1所述的玻璃纖維／碳納米管／環氧樹脂多維混雜復合材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中所述硅烷偶聯劑為KH550、KH560、KH570、KH792、DL602或DL171中的任一種。