[發(fā)明專利]一種石墨烯改性氰酸酯樹脂及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611114026.4
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN108165006B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 歐秋仁;嵇培軍;趙亮
• 申請（專利權）人: 航天特種材料及工藝技術研究所
• 主分類號: C08L79/04
• 分類號: C08L79/04;C08K3/04;C08K5/5435;C08K5/544;C08K5/10
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本發(fā)明提出一種石墨烯改性氰酸酯樹脂及其制備方法，由氰酸酯樹脂、石墨烯和偶聯(lián)劑組成，石墨烯分兩部分添加到氰酸酯樹脂中，第一部分與氰酸酯樹脂和偶聯(lián)劑混合后，再添加第二部分石墨烯，采用非介入式重力分散工藝進行分散。本發(fā)明通過偶聯(lián)劑與非介入式重力分散工藝協(xié)同作用，在少量偶聯(lián)劑、無溶劑的條件下，實現(xiàn)了氰酸酯樹脂中大量石墨烯的添加，大大提高了改性氰酸酯樹脂的導熱率、導電率、介電常數(shù)及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

技術領域

本發(fā)明涉及一種石墨烯改性氰酸酯樹脂及其制備方法，屬于樹脂改性技術領域。

背景技術

石墨烯(Graphene)是擁有sp2雜化軌道的二維碳原子晶體，其獨特的二維晶體結構賦予了石墨烯優(yōu)異的光學、電學、力學和熱學性能，使得石墨烯可以應用在光電材料、傳感和探測器、儲能材料及聚合物復合材料等領域。

將石墨烯摻混于膠粘劑中，利用石墨烯特有的納米效應改變膠粘劑的特性，賦予膠粘劑高導熱性、高導電性、高介電常數(shù)和耐高溫等特點，使其在超級電容器、高性能吸波復合材料材料等領域獲得應用。目前往膠粘劑中摻混石墨烯的常用方法有機械攪拌法、超聲分散法、溶液蒸發(fā)法和化學法等。受限于石墨烯的高比表面積，機械攪拌法和超聲分散法加入石墨烯的量比較有限，一般不會超過3％，溶液蒸發(fā)法雖然在添加量上有所提高，但添加量仍然有限，添加量仍不會高于5％，后續(xù)溶劑去除過程也很繁瑣，難度也很大。而當石墨烯添加量較少時，其對膠粘劑的改性效果也就比較有限。

非介入式重力分散機是目前常用的一種機械分散設備，利用物料在自傳和公轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的速度差，使物料產(chǎn)生相對運動，達到混合的目的。但對于石墨烯這種比表面加大，表面相互作用力較大的粉體材料，使用非介入式重力分散機分散效果不佳，且石墨烯后期存在團聚和分相的問題，影響材料的最終性能。

化學法是通過硅烷等偶聯(lián)劑對石墨烯進行表面改性，使其具有與膠粘劑親和 的基團，改善其與膠粘劑的界面結合力，但在改性過程中必須加入大量溶劑，同時偶聯(lián)劑的加入量也是石墨烯的幾倍甚至十幾倍才能達到較為明顯的改善作用，一方面后期溶劑去除過程繁瑣，另一方面，大量偶聯(lián)劑的加入，也會對膠粘劑體系造成負面影響。因此，偶聯(lián)劑改性石墨烯的添加量一般也不會超過10％，同時，溶劑和偶聯(lián)劑也會影響最終材料的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術不足，提供了一種能有效提高石墨烯添加量、避免石墨烯團聚、分相等問題的一種石墨烯改性氰酸酯樹脂及其制備方法。

本發(fā)明的技術解決方案：一種石墨烯改性氰酸酯樹脂，由氰酸酯樹脂、石墨烯和偶聯(lián)劑組成，石墨烯分兩部分添加到氰酸酯樹脂中，第一部分與氰酸酯樹脂和偶聯(lián)劑混合后，再添加第二部分石墨烯，采用非介入式重力分散工藝進行分散；

所述的石墨烯添加量為氰酸酯樹脂質(zhì)量的5％～20％，所述的第一部分石墨烯添加量為氰酸酯樹脂質(zhì)量的0.5％～1％，所述的偶聯(lián)劑添加量為氰酸酯樹脂質(zhì)量的1％～3％，所述的偶聯(lián)劑添加量不小于第一部分石墨烯添加量的2倍。

偶聯(lián)劑添加量太少的話，對第一部分少量的石墨烯的改善效果有限，添加量太大，會對最終樹脂體系的性能造成負面影響；添加量在上述范圍，對最終樹脂體系的性能影響不大。

本發(fā)明采用的非介入式重力分散方法即利用自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)速度差產(chǎn)生分散效果的方法，如現(xiàn)在市售的非介入式重力分散機。

所述的非介入式重力分散工藝公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為(1500～1800)r/m i n，自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速比為1.5～2.5：1，分散均勻，使混合后的樹脂逆光檢查時無顆粒，呈現(xiàn)鏡面效果。

本發(fā)明確定了最佳的公自轉(zhuǎn)速度，配合石墨烯的兩步添加順序，發(fā)揮兩者的的協(xié)同作用，實現(xiàn)了使用少量偶聯(lián)劑即可達到有效改善石墨烯和氰酸酯樹脂界面 結合力的效果。