[發明專利]一種修飾碳納米管的方法、改性碳納米管環氧樹脂復合材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610205532.8
• 申請日: 2016-04-05
• 公開（公告）號: CN105778152A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發明（設計）人: 梁浩;解芳;刁貴強;羅付生;張立強
• 申請（專利權）人: 惠州學院
• 主分類號: C08K9/04
• 分類號: C08K9/04;C08K7/24;C08L63/02;C08G59/50
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及高分子復合材料技術領域，特別涉及到一種修飾碳納米管的方法、改 性碳納米管環氧樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

由于環氧樹脂固化后具有優良的機械性能、電絕緣性、耐化學腐蝕性、耐熱及粘接 性，其被廣泛應用于汽車工業、電子電氣等多個領域。

環氧樹脂常常作為復合材料的樹脂基體，以環氧樹脂為基體的復合材料稱為環氧 樹脂復合材料。由于環氧樹脂主要由C、H、O等元素組成，其具有不同溫度的可燃性，離火后 仍持續燃燒，導致環氧樹脂復合材料容易引發火災，該缺點使環氧樹脂復合材料存在極大 的安全隱患。通過在環氧樹脂復合材料中添加阻燃劑，可使環氧樹脂復合材料具備較好的 阻燃性，但阻燃劑的引入降低了環氧樹脂復合材料的力學、耐熱等性能，使環氧樹脂復合材 料不具備實用性，因此，如何研發出一種合適的阻燃劑成為環氧樹脂復合材料在解決阻燃 性問題上的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種改性碳納米管環氧樹脂復合材料， 不僅增強了環氧樹脂復合材料的力學和耐熱性能，還大大提升了環氧樹脂復合材料的阻燃性。

為了實現上述目的，本發明首先提供一種修飾碳納米管的方法，包括步驟：

（1）將碳納米管放入濃酸中攪拌后，洗滌至中性；

（2）將洗滌后的碳納米管、催化劑和溶有含氮化合物的溶劑混合后分散；

（3）經回流、過濾、洗滌、干燥，得含氮化合物修飾的碳納米管。

作為本發明一種修飾碳納米管的方法的優選實施方式，所述步驟（1）中，采用去離 子水進行洗滌，攪拌的時長為2~6h，所述濃酸是體積比為濃H2SO4:HNO3=3:1的混合液。

作為本發明一種修飾碳納米管的方法的優選實施方式，所述步驟（2）中，碳納米管 與催化劑的重量比為0.1~1:0.1~1，含氮化合物占含氮化合物和溶劑混合溶液的質量濃度 為10~15%；催化劑為DCC，含氮化合物為3-氨基-1,2,4-三氮唑，溶劑為DMF。

作為本發明一種修飾碳納米管的方法的優選實施方式，所述步驟（3）中，采用無水 乙醇洗滌，回流的溫度為100~130℃，回流的時長為12~24h，真空干燥的溫度為50~70℃，真 空干燥的時長為4~8h。

其次，本發明提供一種改性碳納米管環氧樹脂復合材料，其特征在于，按重量份數包括：

改性碳納米管0.5~5.0份

活性稀釋劑6~15份

環氧樹脂60~80份

芳香族胺類固化劑8~30份；

其中，所述改性碳納米管采用如上所述的含氮化合物修飾的碳納米管。

作為本發明一種改性碳納米管環氧樹脂復合材料的優選實施方式，改性碳納米管 的粒徑為50~200nm，長度5~20μm。

作為本發明一種改性碳納米管環氧樹脂復合材料的優選實施方式，活性稀釋劑為 1,4-丁二醇二縮水甘油醚、乙二醇二縮水甘油醚、苯基縮水甘油醚、聚丙二醇二縮水甘油 醚、1,6-已二醇二縮水甘油醚、芐基縮水甘油醚中的至少一種。

作為本發明一種改性碳納米管環氧樹脂復合材料的優選實施方式，環氧樹脂為液 態雙酚A型環氧樹脂，所述液態雙酚A型環氧樹脂為E-51、E-44、E-42、E-54中的至少一種。

作為本發明一種改性碳納米管環氧樹脂復合材料的優選實施方式，芳香族胺類固 化劑為二胺基二苯砜、二胺基二苯甲烷、間苯二胺中的至少一種。

最后，本發明還提供一種制備如上所述復合材料的方法，包括步驟：

（a）將0.5~5.0重量份的如權利要求1-3中任一項所述的含氮化合物修飾的碳納米管、6 ~15重量份的活性稀釋劑和60~80份的已預熱到90~110℃的環氧樹脂混合，攪拌5-50min；

（b）加入8~30重量份的芳香族胺類固化劑，繼續攪拌1-10min；

（c）澆鑄到模具中，在80~100℃固化1-3h，在130~150℃固化2-6h，即得所述改性碳納米 管環氧樹脂復合材料。

作為本發明一種制備如上所述復合材料的方法的優選實施方式，碳納米管的粒徑 為50~200nm，長度5~20μm。