[發明專利]石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料及制法

有效

• 申請號: 202010975835.4
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112080106B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 曲兆明;王慶國;袁揚;王妍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍工程大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/02;C08K9/06;C08K3/04;C08G59/50
• 代理公司: 河北冀華知識產權代理有限公司 13151
• 代理人: 王占華

1.一種石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：包括如下步驟：

（1）將多壁碳納米管MWCNTs粉體放入濃硝酸和濃硫酸的混合溶液中，加熱至65℃并攪拌4h，溶液冷卻后，加入KOH溶液調pH值為7，抽濾洗滌，濾餅冷凍干燥，得到酸化MWCNTs；

（2）將環氧基硅烷偶聯劑KH560與無水乙醇混合，分散后得到KH560偶聯劑分散液；向其中加入氧化石墨烯GO，分散后，加入酸化MWCNTs并繼續分散，然后加熱至80℃攪拌4h；抽濾洗滌，濾餅冷凍干燥，得到改性氧化石墨烯+改性酸化多壁碳納米管KGO-KMWCNT；

（3）將KGO-KMWCNT和無水乙醇混合，分散后，加入水合肼溶液，加入KOH溶液使體系的pH值為堿性，加熱至90℃攪拌6h；抽濾洗滌，濾餅冷凍干燥，得到石墨烯-碳納米管復合粒子GNPs-CNTs；

（4）將GNPs-CNTs與無水乙醇混合并分散后，加入環氧樹脂E-51分散，加熱至80℃并攪拌，使得GNPs-CNTs與環氧樹脂均勻混合，并將無水乙醇完全去除；最后加入固化劑2-乙基-4-甲基咪唑，攪拌，抽氣泡后固化，得到固化成型的GNPs-CNTs/ER復合材料；

GO與酸化MWCNTs的質量比為1:2、1:1或2:1；

GO與酸化MWCNTs的質量比為1:2時，石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料中石墨烯-碳納米管填充質量分數為0.4%或0.5%；

GO與酸化MWCNTs的質量比為2:1時，石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料中石墨烯-碳納米管填充質量分數為0.7%、0.8%或0.9%；

GO與酸化MWCNTs的質量比為1:1時，石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料中石墨烯-碳納米管填充質量分數為0.7%或0.8%。

2.根據權利要求1所述的石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：GO與酸化MWCNTs的質量比為1：1；石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料中石墨烯-碳納米管填充質量分數為0.7%。

3.根據權利要求1所述的石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：步驟（1）中，MWCNTs粉體外徑為30-50nm，長度為10-20μm；所述氧化石墨烯的厚度為0.6-1.0nm，片層直徑為0.5-5μm，層數為1-2，比表面積為1000-1217m²/g。

4.根據權利要求1所述的石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：步驟（1）中，濃硝酸和濃硫酸的混合溶液中，濃硝酸和濃硫酸的體積比為3:1；MWCNTs與濃硝酸和濃硫酸的混合溶液的比值100mg:100ml；抽濾洗滌為用去離子水和無水乙醇抽濾洗滌；冷凍干燥為濾餅經過30min -50℃的預冷后，放入真空冷凍干燥箱于-50 ℃冷凍干燥24h。

5.根據權利要求1所述的石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：步驟（2）中，GO與酸化MWCNTs的質量：KH560的質量=9-11 : 1；抽濾洗滌為用去離子水和無水乙醇抽濾洗滌；冷凍干燥為濾餅經過30min -50℃的預冷后，放入真空冷凍干燥箱于-50℃冷凍干燥24h。

6.根據權利要求5所述的石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：步驟（2）中，GO與酸化MWCNTs的質量：KH560的質量=10:1。

7.根據權利要求1所述的石墨烯-碳納米管/環氧樹脂非線性導電復合材料制法，其特征在于：步驟（3）中，KGO-KMWCNT和N₂H₄的質量比為6-9：10。