[發(fā)明專利]一種石墨烯改性酚醛樹脂的制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201711169840.0
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107880483A
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡雅;其他發(fā)明人請求不公開姓名
• 申請（專利權(quán)）人: 宿遷南航新材料與裝備制造研究院有限公司
• 主分類號: C08L61/06
• 分類號: C08L61/06;C08K7/00;C08K3/04
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種制備方法，尤其涉及一種石墨烯改性酚醛樹脂的制備方法。

背景技術(shù)

酚醛樹脂作為三大合成樹脂之一，已經(jīng)具有100多年的歷史，以其優(yōu)異的粘附性能，優(yōu)良的耐熱性能，良好的阻燃性，卓越的力學(xué)性能，可作為涂料、粘結(jié)劑、復(fù)合材料樹脂基體、電子及電子工程阻燃原件材料、機(jī)械、航天航空等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，尤其是酚醛樹脂復(fù)合材料，用途超級廣泛，特別是在宇航工業(yè)等尖端高技術(shù)領(lǐng)域。酚醛樹脂可通過酚醛類物質(zhì)，在催化劑的存在下進(jìn)行縮聚而得，其中最常用的是苯酚和甲醛為原料而制得。酚醛樹脂可分為兩大類，一類是熱塑性酚醛樹脂，常采用酸作催化劑，加工成型時(shí)需要加入固化劑，為兩步法樹脂；另一類是熱固性的酚醛樹脂，合成過程中要加入堿作催化劑，分子鏈中含有可進(jìn)一步反應(yīng)的羥甲基活性基團(tuán)，在其加工成型時(shí)不需要添加固化劑，為一步法樹脂。

由于酚醛樹脂的廣泛應(yīng)用，以及在高新科技方面的發(fā)展，對酚醛樹脂也提出了更高的要求，酚醛樹脂脆性比較大，收縮率高，導(dǎo)熱導(dǎo)電性能差等缺點(diǎn)限制了純的酚醛樹脂的很多應(yīng)用，所以各種改性酚醛樹脂越來越受關(guān)注。改性方式也有很多，目前可分為高分子改性，無機(jī)填料改性，納米材料復(fù)合改性等方法。

石墨烯是一種由單層sp²雜化碳原子組成的蜂窩狀結(jié)構(gòu)的新型二維材料，具有許多優(yōu)異的性能。自從2004年被發(fā)現(xiàn)起，石墨烯就成為了科學(xué)界的一大研究熱點(diǎn)。在對石墨烯的物理化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行研究的同時(shí)，與石墨烯相關(guān)的復(fù)合材料層出不窮。在納米科學(xué)方向上，石墨烯也被用來制備相關(guān)的納米復(fù)合材料，尤其是石墨烯/金屬或石墨烯/金屬氧化物的納米復(fù)合材料。由于石墨烯的優(yōu)異性能，這些納米復(fù)合材料在新型能源、生物傳感、催化、光學(xué)材料等領(lǐng)域有著廣闊的研究前景。由于石墨烯表現(xiàn)出來的體積效應(yīng)，表面效應(yīng)，量子尺寸，拉伸強(qiáng)度以及彈性模量等優(yōu)越的特性，石墨烯有望與高分子樹脂材料復(fù)合，實(shí)現(xiàn)獲得力學(xué)性能提升的同時(shí)，還提高傳統(tǒng)樹脂材料的高韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能等。基于石墨烯優(yōu)良的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能，其在酚醛樹脂中已得到廣泛應(yīng)用。

申請?zhí)枮镃N201410396902.1的發(fā)明專利公開了一種石墨烯改性酚醛樹脂的制備方法，包括：A)將苯酚、甲醛、堿性催化劑混合反應(yīng)得酚醛樹脂；B)將步驟A)得到的酚醛樹脂與石墨烯混合反應(yīng)得到石墨烯改性酚醛樹脂。本發(fā)明通過采用石墨烯對酚醛樹脂進(jìn)行改性，大大提高了酚醛樹脂的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能，其固化后的樹脂沖擊強(qiáng)度提高60％以上，彎曲強(qiáng)度提高40％以上，同時(shí)賦予了固化后的酚醛樹脂導(dǎo)電性能，拓寬了酚醛樹脂的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)操作簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。

申請?zhí)枮镃N201710137863.7的發(fā)明專利公開了一種石墨烯改性酚醛樹脂的制備方法，通過在傳統(tǒng)石墨用浸漬酚醛樹脂添加一定量的石墨烯材料來提高樹脂的導(dǎo)熱能力及耐熱性，并針對石墨烯材料與酚醛樹脂相容性差的問題，采用硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面改性的方式降低二者的界面能差距，以此來提高石墨烯在樹脂中的相容性；針對浸漬樹脂粘度大，石墨烯難以分散的問題采用二次分散的方式來提高石墨烯的分散程度，提高材料的效率。

然而，眾所周知，石墨烯的分散性并不是很好，石墨烯加入酚醛樹脂中很容易產(chǎn)生團(tuán)聚現(xiàn)象，可能會影響酚醛樹脂的耐熱性，阻燃性能等。因此，有必要發(fā)明一種方法提高石墨烯在酚醛樹脂中的分散性，使酚醛樹脂的韌性、強(qiáng)度、耐火性、等性能得到有效提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以提高石墨烯在酚醛樹脂中分散性的石墨烯改性酚醛樹脂的制備方法。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是：提供了一種石墨烯改性酚醛樹脂的制備方法，其特征在于包括以下制備步驟：

(1)制備石墨烯納米片

取石墨烯粉末倒入N-甲基吡咯烷酮中，混合均勻后進(jìn)行超聲處理，得到石墨烯溶液，隨后靜置1～3h后取上層清液，將得到的上層清液置于80～150℃下熱處理3～5h，得到固體粉末，然后將得到的固體粉末用乙醇洗滌，再置于80～150℃下熱處理3～5h，同樣步驟再用乙醇洗滌兩次，得到所需的石墨烯納米片；

(2)將步驟1得到的石墨烯納米片加入到酚醛樹脂中，進(jìn)行高速攪拌，超聲處理，得到石墨烯改性酚醛樹脂。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述的石墨烯溶液的濃度為5mg/mL～25mg/mL；所述超聲處理的時(shí)間為24～72h。

進(jìn)一步的，步驟(1)所述的石墨烯粉末的粒徑為1～2μm，純度為70～85％。

進(jìn)一步的，步驟(2)中所述酚醛樹脂為水溶性酚醛樹脂。