[發明專利]硅烷偶聯劑改性CB/CFDSF/AG-80環氧樹脂復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201710869871.0
• 申請日: 2017-09-23
• 公開（公告）號: CN107474221B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 李亞鵬;張鵬飛;付騁宇;藍海嘯;邵媛媛
• 申請（專利權）人: 陜西理工大學
• 主分類號: C08G59/42
• 分類號: C08G59/42;C08G59/68;C08K9/06;C08K3/04;C08K7/06
• 代理公司: 北京潤川律師事務所 11643
• 代理人: 張超;王曉媛

本發明涉及一種硅烷偶聯劑改性CB/CFDSF/AG?80環氧樹脂復合材料的制備方法，該方法主要包括對炭黑(CB)采用硅烷偶聯劑進行改性處理的第一步驟，對碳纖維雙層間隔織物(CFDSF)進行表面清洗及表面改性處理的第二步驟以及將配制改性CB/AG?80環氧樹脂體系溶液對CFDSF進行澆筑及熱固化的第三步驟，通過本發明上述制備步驟及其具體的工藝參數制備得到了兼具有良好導電性能、熱力學性能且對導電材料用量少的硅烷偶聯劑改性CB/CFDSF/AG?80環氧樹脂復合材料，其改性炭黑在基體中均勻分布，該復合材料具有良好的導電穩定性，能夠廣泛適用于電子、靜電防護、電磁屏蔽、微波吸收等領域。

技術領域

本發明涉及復合材料領域，具體涉及一種硅烷偶聯劑改性CB/CFDSF(碳纖維雙層間隔織物)/AG-80環氧樹脂復合材料及其制備方法。

背景技術

隨著電子科技產業的日新月異,對具有良好導電性能的功能性復合材料的需求也越來越大。由于導電復合材料具有質量輕、無銹蝕、尺寸穩定性好、電導率在較大范圍內可調的特點，同時還易于加工成各種復雜的形狀且易于大批量工業化生產，因而其在靜電防護、電磁屏蔽、微波吸收等領域應用廣泛。目前常見的導電復合材料通常以高分子為其基體,同時加入碳系材料、金屬填料等導電物質,經過物理或化學的方法進行復合，得到既具有一定導電性能又具有良好力學性能的多相復合材料。

碳系材料主要包括有炭黑(carbon black簡稱CB)、石墨、碳纖維(carbon fiber簡稱CF)、碳納米管(carbon nanotubes簡稱CNTs)等，它們是導電復合材料中導電填料的重要組成部分。由于碳系材料填充的聚合物復合材料易成型、不受成型尺寸限制且耐腐蝕，可以在某些特定環境下使用，因而在越來越多領域受到重視。

CB是目前來說應用最廣、用量最大的導電填料。它不僅價格低，而且導電性能好，密度小。因此，以CB粒子作為導電填料的導電復合材料具有優良導電性能，在各個領域使用普遍。同時因為CB粒子的高表面能和其表面遍布的活性基團，因而CB間有較大的聚合力，因此粒子相互間易于聚合，難以成分散狀。所以在一般情況下，通常需要將CB以微細狀態均勻分散填充于基質里。否則,將會降低材料性能，因而，保證CB在基體中均勻的分散是導電復合材料具有優良特性的關鍵。

CB的改性一般采用分散劑改性、氧化劑改性及接枝改性法。分散劑改性，學者們利用表面活性劑的方法來提高CB的均勻性，認為分散劑的使用有助于CB均勻地分散于苯環己烷、正庚烷等溶液里，從而能夠有效提高體系的均勻性。采用唬拍酸二異辛酷磺酸鹽能將CB穩定分散于苯溶劑中，而采用離子型表面活性劑也能讓CB在一定體系中均勻分散，不過如果以上體系加入一些高分子溶液后，CB的均勻性會極大的被破壞，從而產生沉降現象，因此這些分散劑在涂料和油墨工業的應用前景并不大；CB的氧化改性方法有很多，主要的分為氣相法、液相法和等離子法等改性方法，氣相法主要是利用一些氣體如氧氣等對CB進行表面改性，繼而來提高其粒子表面的活性基團，液相法則利用各種不同的氧化劑分別與CB充分反應，在粒子表面引入羥基和羧基等活性基團，從而達到改性的目的。等離子屬物理氧化法；接枝改性主要將CB粒子的表面上穩定的接枝上一些聚合物鏈，并利用這些聚合物鏈在水中產生斥力，從而保證粒子間相互的間距，來保證CB粒子的均勻性。在CB粒子的表面上接枝上一些穩定的聚合物鏈，其是將CB粒子上帶有的羥基、羧基和氫鍵等化為各種活性官能團，這些官能團易于與同樣有活性端基的基質反應，從而將CB粒子牢固的與基質結合。

目前，炭黑/環氧樹脂復合材料的國內外研究現狀如下：

以CB作為導電填料的導電復合材料，其物理性能與很多因素有關。CB種類的差異、含量的差異以及基體的差異都會在很大程度上影響CB的分布狀態以及基體的結構狀態，繼而影響復合材料的導電性能、力學性能、熱學性能等。