[發明專利]改性酚醛樹脂、復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710081788.7
• 申請日: 2017-02-15
• 公開（公告）號: CN107057273B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 張金柱;任方華;張安;張小鴿
• 申請（專利權）人: 山東圣泉新材料股份有限公司
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08K9/04;C08K9/02;C08K7/00;C08K3/04;C08K13/06;C08K7/14;C08J3/205
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王闖

本發明涉及改性酚醛樹脂、復合材料及其制備方法和應用。本發明提供一種改性酚醛樹脂的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：用還原劑將含有酚醛樹脂、氧化石墨烯以及溶劑的混合溶液中的氧化石墨烯部分或全部還原為石墨烯，以及去除溶劑。通過本發明的方法能夠使得石墨烯均勻分散在酚醛樹脂中并提高材料性能。

技術領域

本發明涉及酚醛樹脂技術領域，尤其涉及一種改性酚醛樹脂、復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

酚醛樹脂，由于原料易得，價格低廉，抗阻燃，耐熱，至今已廣泛應用于膠黏劑、涂料，復合材料等，在建筑行業，汽車行業，以及航天航空領域發揮著巨大作用。由于傳統上的酚醛樹脂脆性大，韌性差等，并且隨著工業界的發展以及需求，對酚醛樹脂復合材料也提出了更高的要求，以便可以在更為廣泛領域中的應用。目前廣泛采用的改進技術主要有無機材料(納米SiO₂、納米TiO₂、石墨、硼化物等)和有機材料(腰果殼油、環氧樹脂、有機硅等)；但是目前很多改性還不能夠全面的提高酚醛樹脂的性能。

石墨烯是由一個碳原子厚度的二維納米材料，由于本身的結構的特點，使得其具有非常大的比表面積，以及很高的強度和硬度，并且石墨烯在電和熱性能方面表現出色，理論上導熱率達5000W/m.K，載流子遷移率達15000cm2/(V.S)，同時石墨烯還具有耐摩擦性能，因此通過石墨烯應用在高分子復合材料中，提高其力學，耐摩擦等性能。目前通過石墨烯改性酚醛樹脂，主要存在的問題是石墨烯在酚醛樹脂中分散性差，易團聚，導致酚醛樹脂復合材料的力學性能下降。

專利申請CN104693678A公開了一種含有石墨烯的酚醛樹脂基復合材料及其制備方法，其先制備得到氧化石墨烯，在通過微波剝離得到石墨烯，再用有機溶劑分散石墨烯后與酚醛樹脂超聲共混，去除溶劑，其石墨烯溶液的濃度為0.2-0.5wt％，石墨烯與酚醛樹脂重量比為0.5-2.5:100。由于石墨烯本身團聚非常厲害，通過石墨烯分散到有機溶劑中，再次分散效果不理想。

中國專利公開號為CN104403264A公開了一種石墨烯酚醛樹脂復合材料，將氧化石墨烯、水合肼、表面活性劑、甲醛溶液加入到反應器中，攪拌，升溫至80-100℃下反應；將得到的反應液降溫至60-80℃，加入酸性催化劑和酚，升溫至85-100℃反應，升溫脫水即得。該專利在酚醛樹脂制備過程中引入氧化石墨烯和還原劑和表面活性劑，因氧化石墨烯、還原劑、表面活性劑存在很多活性鍵，會影響苯酚和甲醛的合成反應，影響其材料本身性能。

發明內容

本發明人發現，石墨烯均勻分散在酚醛樹脂中且基本不影響所得材料性能的技術問題通過以下方式解決：一種改性酚醛樹脂的制備方法，包括以下步驟：用還原劑將含有酚醛樹脂、氧化石墨烯以及溶劑的混合溶液中的氧化石墨烯部分或全部還原為石墨烯，以及去除溶劑。

優選地，氧化石墨烯通過分散液的形式加入到酚醛樹脂中，分散液中的溶劑為極性溶劑。

優選地，氧化石墨烯通過超聲震蕩均勻分散在極性溶劑中。

優選地，氧化石墨烯的層數為1-30層。

優選地，氧化石墨烯選自單層氧化石墨烯、雙層氧化石墨烯以及具有3-10層的少層氧化石墨烯中的一種或多種。

優選地，氧化石墨烯相對于極性溶劑的濃度為1mg/g～40mg/g，優選5mg/g～35mg/g，更優選10mg/g～30mg/g，還優選為12mg/g～26mg/g，進一步優選為15mg/g～20mg/g。

優選地，相對于酚醛樹脂的重量，氧化石墨烯的量為0.01wt％-3wt％，優選為0.05wt％-2.5wt％，優選為0.1wt％-2wt％，優選為0.3wt％-1wt％，優選為0.4wt％-0.8wt％，進一步優選為0.5wt％-0.6wt％。