[發(fā)明專利]可用于低溫環(huán)境下氧化石墨烯-納米纖維素微納分級(jí)結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910496761.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-10
• 公開（公告）號(hào): CN110229466B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 矯維成;閆美玲;陳振國(guó);楊帆;郭紅緣;王榮國(guó);赫曉東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08L63/00
• 分類號(hào): C08L63/00;C08L1/04;C08K3/04
• 代理公司: 哈爾濱市陽(yáng)光惠遠(yuǎn)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

1.可用于低溫環(huán)境下氧化石墨烯-納米纖維素微納分級(jí)結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備方法，其特征在于所述復(fù)合材料的制備方法是通過下述步驟完成的：

步驟一、將氧化石墨烯和納米纖維素分散于pH值為4~6的HCl水溶液中；

步驟二、然后加入乙二胺、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽和N-羥基琥珀酰亞胺，室溫下攪拌1~3天，反應(yīng)完畢后蒸餾水離心洗滌至中性，冷凍干燥，得到氧化石墨烯-納米纖維素粉體；

步驟三、將步驟二獲得的氧化石墨烯-納米纖維素粉體分散到丙酮中，分散濃度為0.5mg/mL，邊磁力攪拌邊緩慢加入環(huán)氧樹脂，攪拌均勻后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收丙酮，然后在真空條件下完全除去殘留丙酮，加入固化劑，加熱固化，即得到氧化石墨烯-納米纖維素微納分級(jí)結(jié)構(gòu)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料；

其中，步驟三中氧化石墨烯-納米纖維素粉體的添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為環(huán)氧樹脂和固化劑總量的0.1wt%~0.5 wt%。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中將150 mg氧化石墨烯和100 mg納米纖維素分散于100 mL HCl水溶液中。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟二中乙二胺的用量為56 g、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽的用量為3.14 mmol、N-羥基琥珀酰亞胺的用量為 3.14 mmol。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中環(huán)氧樹脂與固化劑的重量比為100:18。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中固化劑為間苯二胺。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中固化是按下述步驟進(jìn)行的：先在80 ℃下加熱2 h，再在120 ℃條件下加熱4 h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟三中采用旋轉(zhuǎn)流變儀，在70 ℃條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收丙酮5 h；在真空度為0.06MPa 和溫度70 ℃下加熱至完全除去丙酮。

8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一中氧化石墨烯是按下述步驟制備的：

將1.0 g 300目的石墨粉加入23 mL濃硫酸中，置于冰水浴中，在-1 ~ 1 ℃條件下以1000rpm速率磁力攪拌50 min；

然后緩慢、漸進(jìn)地加入6g高錳酸鉀，然后使溶液溫度保持在-1 ~ 1℃，磁力攪拌3h后，置于40℃的水浴中保存45min；

之后，溫度加熱到80℃，緩慢加入80mL去離子水后，繼續(xù)攪拌15分鐘，

再加入120 mL去離子水和10mL過氧化氫，顏色從棕色變成金黃色，然后離心，依次進(jìn)行洗滌和離心處理至中性，得到氧化石墨烯。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的復(fù)合材料的制備方法，其特征在于步驟一所述的納米纖維素是通過下述步驟制備的：

將1g微晶纖維素置于由 0.1 mmol 2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基、1 mmol溴化鉀和100mL蒸餾水配置的溶液中；

然后在室溫下加入5 mmol次氯酸鈉引發(fā)反應(yīng)，滴定0.5 mol/L 氫氧化鈉或0.1 mol/L鹽酸將pH值維持在10，直至無氫氧化鈉消耗完全后攪拌24 h，得到氧化微晶纖維素；

再用蒸餾水洗滌氧化微晶纖維素至中性，再在頻率為600 W下超聲處理5 h，獲得納米纖維素。