[發明專利]多支鏈聚苯胺改性碳納米管/熱固性樹脂復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201210390299.7
• 申請日: 2012-10-15
• 公開（公告）號: CN102875975A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 梁國正;強志翔;顧嬡娟;張志勇;袁莉
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;顧嬡娟
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08L79/04;C08L79/02;C08K9/04;C08K7/00;C08K3/04;C08G73/02
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種復合材料及其制備方法，特別涉及一種導體/聚合物復合材料及其制備方法。

背景技術

高介電常數、低介電損耗復合材料是目前重要的功能材料，其具有良好的儲存電能和均勻電場的作用，在眾多尖端工業領域扮演重要角色。碳納米管/聚合物復合材料是制備高介電常數材料的重要形式，近幾十年國內外學者對碳納米管/聚合物復合材料展開大量研究，結果表明碳納米管的分散性是影響復合材料介電常數進一步提高的關鍵因素，在碳納米管外形成包覆層可以有效的改善其分散性，提高材料的介電性能。

在本發明做出之前，文獻（Cheng?Yang,Yuanhua?Lin,C.W.Nan.Modifiedcarbon?nanotube?composites?with?high?dielectric?constant,low?dielectric?loss?andlarge?energy?density.CARBON;47;2009;1096–1101）采用反相微乳液聚合的方法在碳納米管外圍包覆導電聚吡咯制備聚苯乙烯基復合材料，研究表明復合材料中碳納米管分散均勻，且介電常數隨頻率的穩定性較高。但是該方法制備的復合材料介電常數較低，在測試頻率10²～10⁷范圍內只有幾十。文獻（Yehai?Yan,Jian?Cui,Shuai?Zhao,Jinfang?Zhang,Jiwen?Liu?and?Junmei?Cheng.Interfacemolecular?engineering?of?single-walled?carbon?nanotube/epoxy?composites.J.Mater.Chem.,2012,22,1928.）報道了用含氨基的嵌二萘衍生物物理包覆碳納米管制備以環氧樹脂為基體的復合材料，研究表明含氨基的嵌二萘衍生物能有效地分散碳納米管。但是該方法包覆碳納米管的含氨基嵌二萘衍生物用量較高，超過碳納米管的用量，不能充分發揮碳納米管的自身優異性能。

由上述現有技術可以看到，目前的碳納米管/聚合物復合材料制備技術基本只能改善某個或某些不足，而難以采用簡單易行的制備方法，只用少量分散劑，在保持碳納米管良好分散的基礎上，同時提高復合材料的介電常數并降低介電損耗。因此，研制新型的高性能碳納米管分散劑及其制備新型的碳納米管/聚合物復合材料具有重要的意義和應用價值。

發明內容

為了克服現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種制備方法簡單，性能可控，并具有高介電常數、低介電損耗的多支鏈聚苯胺改性碳納米管/熱固性樹脂復合材料及其制備方法。

實現本發明目的的技術方案是提供一種多支鏈聚苯胺改性碳納米管/熱固性樹脂復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1、在N₂保護和攪拌下，按質量比，將10份聚苯胺溶解于500～1000份二甲基亞砜中，逐滴加入1～3份含環氧基的三烷氧基硅烷和0.05～0.1份鹽酸，在20～50℃條件下反應5～72小時，反應結束后洗滌、抽濾，得到有機硅改性的聚苯胺；再將10份有機硅改性的聚苯胺溶解于500～1000份二甲基亞砜中，逐滴加入10～15份水和0.05～0.1份鹽酸，在20～50℃條件下攪拌反應10～72小時，反應結束后洗滌、抽濾，即得到多支鏈聚苯胺；

2、按質量比，將0.5份碳納米管與0.013～5份多支鏈聚苯胺加入到15～25份二甲基亞砜中，攪拌并超聲處理20～40min得到反應產物；將反應產物加入40～50份甲醇中沉淀，抽濾并洗滌，得到多支鏈聚苯胺改性碳納米管；

3、按質量比，將100份熔融態的可熱固化樹脂、0.513～5.5份多支鏈聚苯胺改性碳納米管混合均勻，經固化即得一種多支鏈聚苯胺改性碳納米管/熱固性樹脂復合材料。

在本發明技術方案中，所述的可熱固化的樹脂為自身可熱固化的樹脂；或由自身不能熱固化的樹脂與固化劑共同組成的樹脂體系。所述的含環氧基的三烷氧基硅烷為3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己烷基)乙基三甲氧基硅烷、2-(3,4-環氧環己烷烷基)乙基三乙氧基硅烷，或它們的任意組合。所述的聚苯胺為苯胺類單體的聚合物，如苯胺、鄰甲苯胺、間氨基苯磺酸、2,3-二甲基苯胺、間甲苯胺、鄰氨基苯磺酸、鄰氨基苯甲酸、間氨基苯甲酸的均聚物，或它們任意組合的共聚物。

本發明技術方案還包括一種按上述制備方法得到的多支鏈聚苯胺改性碳納米管/熱固性樹脂復合材料。

與現有技術相比，本發明所取得的有益效果是：