[發明專利]一種功能化石墨烯-碳納米管增強環氧樹脂復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810401499.5
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN108530841A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發明（設計）人: 張慶
• 申請（專利權）人: 蕪湖市寶藝游樂科技設備有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/06;C08K3/04;C08K9/04;C08K3/22;C08K3/36
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司 34112
• 代理人: 方琦

本發明公開了一種功能化石墨烯?碳納米管增強環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，將石墨烯粉末、二環己基碳二亞胺加入偶聯劑中超聲分散，加熱反應，冷卻后離心、洗滌、真空干燥得功能化石墨烯；將多壁碳納米管加入混酸中，超聲回流，減壓抽濾，加入N?N二甲基乙酰胺中，超聲振蕩，再加入環氧樹脂混合溶解，加熱攪拌，降溫后抽濾得到功能化碳納米管；把功能化石墨烯、碳納米管分散到丙酮中超聲得組分A；將納米氧化鋁、親水性納米氧化硅和環氧樹脂用研磨機混合得組分B；將兩組分混勻，超聲處理，放入烘箱中除丙酮，加入固化劑和促進劑，磁力攪拌真空脫泡；將所得環氧混合物注入模具中，在真空烘箱中固化成型，冷卻得環氧樹脂復合材料。

技術領域

本發明涉及樹脂領域，具體涉及一種功能化石墨烯-碳納米管增強環氧樹脂復合材料的制備方法。

背景技術

傳統溶劑型防腐涂料存在孔隙率高、疏水性差、涂層強度較低等問題，傳統涂料中摻雜納米粒子是降低孔隙率、提高疏水性和改善涂層強度的一種常用方法。石墨烯是一種二維蜂窩狀碳納米材料，具有較大的比表面積、高致密性和化學惰性，對腐蝕介質具有較強的物理屏蔽性能，在有機涂料中摻雜石墨烯可以有效地提高涂料的耐腐蝕性能。然而，石墨烯在涂料中分散性低，容易發生團聚，產生點蝕坑，破壞涂層結構。為了提高石墨烯的分散性，本發明采用一步水熱法制備改性石墨烯水性環氧樹脂涂料，以期提高復合涂料的防腐性能。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提供一種功能化石墨烯-碳納米管增強環氧樹脂復合材料的制備方法，依照該工藝制備的樹脂具有良好的韌性和擊穿強度。

一種功能化石墨烯-碳納米管增強環氧樹脂復合材料的制備方法，其特征在于，按以下步驟進行：

（1）有機硅烷修飾石墨烯的合成：

將0.1-0.2份黑色石墨烯粉末、0.05-0.1份二環己基碳二亞胺加入到47-50份硅烷偶聯劑中，超聲分散1-2h后，在74-76℃下反應10-12h，冷卻后離心、洗滌、真空干燥，得到有機硅烷修飾石墨烯粉末；

（2）碳納米管的表面修飾：

將0.1-0.2份多壁碳納米管加入混酸中，在78-82℃水浴中超聲回流1-2h，減壓抽濾，將所得酸化的碳納米管加入N-N二甲基乙酰胺中，超聲振蕩均勻，再加入1-2份環氧樹脂混合溶解，在78-82℃下攪拌36-40h，降至室溫后進行抽濾，得到環氧基功能化碳納米管；

（3）環氧樹脂復合材料的制備：

把(1)、(2)中所得物料分散到78-85份丙酮中，用細胞粉碎機超聲處理1-2h得組分A；將4-5份納米氧化鋁、2-4份親水性納米氧化硅和90-100份環氧樹脂用三輥研磨機混合三次得組分B；將組分A、B混合攪拌均勻，用細胞粉碎機超聲處理1-2h，放入80-82℃烘箱中處理20-24h去除丙酮，加入固化劑和促進劑，磁力攪拌下真空脫泡；

在模具表面涂上脫模劑，放入真空烘箱預熱，取出模具再涂一層脫模劑，將所得環氧混合物注入模具中，放入160-163℃真空烘箱中9-10h固化成型，冷卻至室溫，得到所述環氧樹脂復合材料。

其中，步驟（1）中硅烷偶聯劑為KH550。

步驟（2）（3）中環氧樹脂為雙酚-A型環氧樹脂E51。

步驟（3）中固化劑為二乙基甲苯二胺或甲基六氫苯酐，促進劑為吡啶。

本發明的反應機理如下：

利用硅烷偶聯劑KH570與石墨烯發生脫水縮合反應，得到硅烷化改性石墨烯，用其對環氧樹脂進行開環反應，制得復合材料，硅烷偶聯劑通過化學鍵把石