[發明專利]一種碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/氰酸酯樹脂復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 201510291641.1
• 申請日: 2015-06-01
• 公開（公告）號: CN104893287B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 顧嬡娟;趙琳;梁國正;袁莉
• 申請（專利權）人: 蘇州大學
• 主分類號: C08L79/04
• 分類號: C08L79/04;C08L81/06;C08K7/24
• 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

本發明涉及一種介電樹脂基復合材料及其制備技術，特別涉及一種碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/氰酸酯樹脂復合材料及制備方法。

背景技術

高介電常數聚合物基復合材料因其具有輕質、高強、低成本和優良機械性能等優點受到了廣泛的關注，在微電子、電氣工程、生物工程以及航空航天等眾多尖端技術領域具有巨大的應用價值。碳納米管優異的電性能和大長徑比，使之在較少的添加量下即可制得高介電常數聚合物基復合材料。近幾年，國內外學者對碳納米管/聚合物復合材料進行了較多研究，研究表明，碳納米管的團聚不僅妨礙復合材料獲得高介電常數，而且導致復合材料具有高的介電損耗和滲流閾值。因此，改善碳納米管在基體中的分散性成為制備兼具低介電損耗和低滲流閾值的高介電常數碳納米管復合材料的關鍵因素之一。

在本發明做出之前，人們已經開發了多種提高碳納米管分散性的方法，可以分為共價改性和非共價改性兩類。其中共價改性的機理是在碳納米管的表面形成活性官能團（如-COOH、-OH等），通過這些官能團與聚合物基體間的反應，提高碳納米管在基體中的分散性，這類方法通常可以取得良好的分散效果。但是，該方法破壞了碳納米管的結構，使得碳納米管優異的導電性降低。因此，非共價改性方法日益引起人們的重視。

目前非共價法主要是利用π-π共軛或范德華力對碳納米管進行包覆，從而阻礙碳納米管的團聚，獲得良好的分散性。而絕緣層的存在阻隔了漏導電流的產生，從而降低損耗；但是與此同時，被包覆的碳納米管的電導率低于未改性碳納米管的值，整個材料內部不易形成導電通路，必須添加更高含量的改性碳納米管，復合材料才出現滲流現象，滲流值大幅度增高。而無機材料添加量的增加，往往會對復合材料的成型工藝性和力學性能帶來不利影響。因此，如何建立一種簡單易行的方法，在不破壞碳納米管優良電性能的前提下，顯著提高碳納米管自身及其在基體中的有效分散性，從而獲得兼具低介電損耗和低滲流閾值的高介電常數碳納米管/聚合物復合材料具有重大的意義和應用價值。

發明內容

本發明針對現有碳納米管/樹脂復合材料存在的不足，旨在提供一種兼具低介電損耗和低滲流閾值的高介電常數碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/氰酸酯樹脂復合材料及其制備方法，提供的方法簡單易行、工藝可控。

實現本發明目的的技術方案是提供一種碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/氰酸酯樹脂復合材料的制備方法，包括如下步驟：

1、按重量計，將90份氰酸酯和0.1～0.9份碳納米管在溫度為100～150℃的條件下熔融、混合均勻，再在溫度為80～100℃的條件下超聲攪拌處理20～40min，得到混合物A；將混合物A在130～150℃的溫度條件下攪拌處理8～15min，得到碳納米管/氰酸酯樹脂混合物B；

2、按質量計，將10份酚酞基聚芳醚砜加入步驟1制備的碳納米管/氰酸酯樹脂混合物B中，在溫度為130～150℃的條件下攪拌處理20～40min；再經固化和后處理后，得到一種碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/氰酸酯樹脂復合材料。

本發明技術方案中，所述的碳納米管為未經表面處理的單壁碳納米管、多壁碳納米管中的一種，或它們的任意組合。所述的酚酞基聚芳醚砜的比濃粘度為0.5～1.7。所述的氰酸酯為雙酚A型氰酸酯、雙酚E型氰酸酯、雙酚F型氰酸酯中的一種，或它們的任意組合。

本發明技術方案還包括一種按上述制備方法得到的碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/氰酸酯樹脂復合材料。

與現有技術相比，本發明取得的有益效果是：

1、與現有技術不同，本發明中使用的樹脂基體包括酚酞基聚芳醚砜與氰酸酯，該樹脂雖然為熱塑性樹脂和熱固性樹脂組成，但卻是一個相容體系。由于碳納米管與酚酞基聚芳醚砜存在π-π共軛作用，因此，碳納米管間的團聚現象得到改善，同時使得碳納米管均勻分散在整個樹脂中。這不僅可形成更多的微電容，有利于介電常數的升高；而且減少了因為導體相互接觸帶來的介電損耗的增大。與此同時，由于未預先在碳納米管表面包覆額外的絕緣層，而是利用碳納米管與樹脂基體的相互作用實現分散，碳納米管的優異導電性得到保持，因此確保了在低滲流閾值條件下，獲得高介電常數和低介電損耗。

2）本發明提供的碳納米管/氰酸酯樹脂復合材料的制備方法，不需要對碳納米管表面進行預處理，具有工藝簡單、環保、周期短的特點。

附圖說明

圖1是本發明實施例1提供的多壁碳納米管/酚酞基聚芳醚砜/雙酚A型氰酸酯樹脂復合材料與比較例1提供的多壁碳納米管/雙酚A型氰酸酯樹脂復合材料的斷面掃描電鏡照片。