[發明專利]一種氮化硼-碳納米管納米復合物協同改性環氧樹脂的方法

有效

• 申請號: 201610352308.1
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105778427B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: 陳鵬鵬;周藝峰;聶王焰;劉斌;張慧;方麗娟
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/02;C08K9/06;C08K7/24;C08K3/38;C08G59/50
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 喬恒婷

本發明公開了一種氮化硼?碳納米管納米復合物協同改性環氧樹脂的方法，包括以下步驟：1)利用濃硫酸和濃硝酸對碳納米管進行羧基化；2)液相輔助超聲剝離氮化硼，再利用硅烷偶聯劑對氮化硼改性；3)加熱回流制備氮化硼?碳納米管納米復合物；4)原位聚合的方式制備出氮化硼?碳納米管/環氧樹脂復合材料。本發明有效的改善了碳納米管在環氧樹脂中的分散性，提高了環氧樹脂的力學性能和導熱性能。

一、技術領域

本發明涉及一種氮化硼-碳納米管納米復合物協同改性環氧樹脂的方法，屬高分子納米復合材料領域。

二、背景技術

環氧樹脂具有優良的熱性能、耐腐蝕性以及強度高、粘結性能好等優異的特點，因而廣泛應用于電子材料領域，但環氧樹脂熱學性能較差，所以限制它的使用，并且環氧樹脂在固化后性脆，所以提高環氧樹脂的力學性能和導熱性能對環氧樹脂的應用有著重要的意義。目前，提高環氧樹脂的導熱性能和力學強度的主要途徑分別是用高導熱和高強度填料對其進行改性。

納米氮化硼導熱系數高，常用來改善聚合物的導熱性。通常利用有機小分子如十八胺、硅烷偶聯劑等對納米氮化硼進行表面修飾，可提高其與聚合物基體的相容性，促進納米氮化硼在聚合物中的分散。然而納米氮化硼是一種層狀納米材料，少量添加時即使分散均勻也難以在聚合物中形成導熱通路，只有較高添加量時才能比較顯著地改善聚合物的導熱性。

碳納米管是一種具有較高長徑比的一維納米材料，具有高強度和高導熱性能，是一種優異的聚合物功能填料。分散均勻時碳納米管可在聚合物基體中形成三維網絡結構，構建良好的導電和導熱網絡。然而，未經修飾的碳納米管表面能高，加入聚合物后易發生團聚，導致其對聚合物的改性效果不顯著。

三、發明內容

本發明旨在提供一種氮化硼-碳納米管納米復合物協同改性環氧樹脂的方法，一方面改善碳納米管在環氧樹脂中的分散性，實現環氧樹脂力學性能的提高；另一方面借助碳納米管輔助納米氮化硼在環氧樹脂中形成導熱通路，提高其導熱性。

本發明氮化硼-碳納米管納米復合物協同改性環氧樹脂的方法，包括如下步驟：

1、碳納米管羧基化：稱取0.2g碳納米管，加入75ml濃硫酸(98wt％)和25ml濃硝酸(65wt％)的混合溶液，在40℃的水浴條件下磁力攪拌10h，10000rpm轉速下高速離心后留取下層物質，將下層物質的pH值調至7，得到羧基化碳納米管；

2、氮化硼剝離：稱取0.5g氮化硼，加入100ml異丙醇，攪拌均勻后超聲48h，低速離心留取上層溶液；

3、氮化硼改性：向步驟2得到的上層溶液中加入硅烷偶聯劑和醇水得到混合溶液，升溫至75℃攪拌回流反應4小時，再用透析袋透析48h，冷凍干燥后得到改性氮化硼；

4、將步驟1制備的羧基化碳納米管分散到異丙醇中，超聲1小時得到碳納米管分散液；將步驟3制備的改性氮化硼分散到異丙醇中，超聲1小時得到氮化硼分散液；將碳納米管分散液和氮化硼分散液混合，70℃下攪拌回流反應10小時，干燥后得到氮化硼-碳納米管納米復合物；

5、稱取3g環氧樹脂加入10ml N,N-二甲基甲酰胺中，60℃下攪拌30min，得到環氧樹脂溶液；

6、將步驟4制備的氮化硼-碳納米管納米復合物加入20ml N,N-二甲基甲酰胺中，隨后再加入0.75g固化劑，超聲分散均勻后加入步驟5制備的環氧樹脂溶液中，繼續超聲2.5小時，旋蒸除去溶劑，倒入聚四氟乙烯模具中固化即得到改性環氧樹脂。

步驟1中將下層物質的pH值調至7是通過加入大量的水，再重復換水的方法來實現的。

步驟2中離心留取上層溶液是為得到剝離效果較好的氮化硼。

步驟2中低速離心的轉速為4000轉/分。