[發明專利]一種具有良好彎曲強度的局部有序排列磁性碳納米管的樹脂的制備方法

無效

• 申請號: 201410100330.8
• 申請日: 2014-03-18
• 公開（公告）號: CN103834139A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 矯維成;牛越;王榮國;楊帆;劉文博;徐忠海;郝立峰;赫曉東
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/04;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/04;C08G59/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 侯靜

技術領域

本發明涉及一種樹脂的制備方法。

背景技術

碳納米管自以來，以其優異的電性能、導熱性能、光學性質以及力學性能引起了國際上的廣泛關注。將碳納米管作為填充物與樹脂基體混合可以提高聚合物基體的力學、電學等各方面性能?，F階段，人們已不滿足于簡單地通過摻雜、共混得到納米增強材料，而通過定向排列碳納米管等納米增強材料是進一步提高力學性能、氣密性、導熱性、導電性等的又一新技術。

通過碳納米管的定向排列實現復合材料的微結構有序，為復合材料機翼、復合材料螺旋槳等航空航天和艦船用樹脂基復合材料性能的強韌化提供了更為廣闊的設計空間，已成為納米復合材料領域的研究熱點。

現有技術將碳納米管與樹脂混合后，盡管提高了聚合物基體的力學、電學等方面的性能，但是由于碳納米管在樹脂中分布不均，導致碳納米管的優異性能無法充分發揮，使得復合材料的抗彎強度提高不明顯。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有方法制備的碳納米管樹脂的彎曲強度低的問題，而提供了一種具有良好彎曲強度的局部有序排列磁性碳納米管的樹脂的制備方法。

本發明的一種具有良好彎曲強度的局部有序排列磁性碳納米管的樹脂的制備方法，按照下述步驟實現：

一、表面功能化的碳納米管的制備：

將碳納米管加入到混酸中，在室溫條件下混合均勻，然后在溫度為60℃～80℃和攪拌速度為800rpm～1000rpm的條件下，連續攪拌4h～6h，冷卻至室溫，得到混酸-碳納米管混合液，將混酸-碳納米管混合液稀釋5～10倍后，抽濾洗滌至抽濾后得到的濾液是中性為止，收集固相物，將固相物在80℃～100℃的條件下干燥20h～24h，得到表面功能化的碳納米管；

步驟一中所述的混酸由濃HNO₃和濃H₂SO₄按體積比為1:（2～4）混合制成；

步驟一中所述的碳納米管的質量與混酸中濃HNO₃的體積比為1g:（6mL～9mL）；

二、磁性碳納米管的制備：

①、取200mL蓖麻油放入平底燒瓶中，預熱至60℃～80℃，得到預熱的蓖麻油；

②、將步驟一得到的表面功能化的碳納米管加入到濃氨水中，超聲混合1～3h，得碳納米管-氨水懸浮液；

在沒有氧氣存在的條件下，將三氯化鐵水合物，二氯化鐵水合物溶解于去離子水中，得到溶液A，然后將溶液A與碳納米管-氨水懸浮液混合均勻后，得到共混液；

步驟②中所述的表面功能化的碳納米管的質量與濃氨水的體積比為（3mg～5mg）：1mL；

步驟②中所述的溶液A中三氯化鐵水合物的物質的量、二氯化鐵水合物的物質的量與去離子水的體積比為（0.001～0.01）mol：（0.001～0.005）mol：5ml；

③、將步驟②得到的共混液滴加到步驟①得到的預熱的蓖麻油中，在溫度為80℃、攪拌速度為120r/min～300r/min機械攪拌1h～3h后，室溫冷卻，將冷卻后的產物在轉速為8000～10000rpm/min的條件下離心5～10min，將離心后得到的固體物質用無水乙醇沖洗后進行磁性分離，得到磁性分離產物，最后將得到磁性分離產物在真空條件下干燥12～24h后，得到磁性粒子修飾的碳納米管，即為磁性碳納米管；

三、局部有序排列磁性碳納米管的樹脂的制備：

將步驟二得到的磁性碳納米管與無水乙醇混合均勻后，再加入環氧樹脂混合均勻得到混合物B，向混合物B中加入胺類固化劑混合均勻，得到混合物C，將混合物C注入模具中，然后在常溫和真空度為10^-3Pa～10^-5Pa的條件下，將含有混合物C的模具放置在磁場強度為0.4T～1T的勻強磁場中靜置20min～30min，然后再在溫度為60℃～80℃的條件下干燥20h～24h，得到局部有序排列磁性碳納米管的樹脂澆注體，完成具有良好彎曲強度的局部有序排列磁性碳納米管的樹脂的制備；

步驟三中所述的磁性碳納米管與環氧樹脂的質量比為（1～20）:1000；

步驟三中所述的環氧樹脂與無水乙醇的質量比為100:（18～25）；

步驟三中所述的胺類固化劑與環氧樹脂的質量比為1:（10～12）。