[發明專利]高介電低損耗包覆碳納米管環氧樹脂復合材料及制備方法

有效

• 申請號: 202011192604.2
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112480602B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉海東;譚良源;鄧佳明
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08K9/10;C08K3/04
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 何健雄;廖祥文

本發明屬于材料制備技術領域，公開了一種高介電低損耗包覆碳納米管環氧樹脂復合材料及制備方法，采用原位聚合法對碳納米管進行包覆；將包覆好的碳納米管以質量比為包覆碳納米管：環氧樹脂：固化劑＝3:7.5:2.5的比例混合，待樣品冷卻脫模后進行介電測試。本發明所使用的溶劑是無水乙醇且乳化劑和壁材均對環境污染較小。采用原位聚合法包覆制得包覆碳納米管，整個工藝過程較為簡單。確定了包覆碳納米管的含量會對復合材料各項性能產生影響。在大大提高環氧樹脂介電常數的同時維持一個較低的介電損耗。

技術領域

本發明屬于材料制備技術領域，尤其涉及一種高介電低損耗包覆碳納米管環氧樹脂復合材料及制備方法。

背景技術

目前，現有的增強環氧樹脂的方法有很多，其中使用最多的是添加導電填料，高介電無機填料，或者直接改性環氧樹脂。但是直接在樹脂中添加碳納米管，但是這種方法會大大增加復合材料的介電損耗，增加發熱使其可用性及應用場景降低。添加高介電無機填料雖然會增加材料的介電性能但是有機材料和無機材料的相容性不高。直接改性環氧樹脂基體增高的介電性能有限。所以，通過使用三聚氰胺甲醛樹脂包覆碳納米管可以完美規避上述問題。

碳納米管是導電材料在添加過程中極易相互導通使復合材料變成導體，從而喪失介電性能。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

現有技對環境污染較大。整個工藝過程復雜。復合材料各項性能差。環氧樹脂介電常數不能同時維持一個較低的介電損耗。

現有技術工藝復雜，過程多且復雜。

現有技術添加無機填料導致兩種材料相容性差。

解決以上問題及缺陷的難度為：碳納米管的包覆較為困難，而且包覆碳納米管的填量較大，導致均勻分散也是一個較大的問題。

解決以上問題及缺陷的意義為：可以有效利用碳納米管的高介電性能，提高環氧樹脂的介電性同時介電損耗不會明顯增大。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種高介電低損耗包覆碳納米管環氧樹脂復合材料及制備方法。本發明目的在于通過原位聚合法對碳納米管進行包覆制得包覆碳納米管，將包覆的碳納米管以一定的質量比加入環氧樹脂中得到復合材料，由于碳納米管在添加之前就已經被包覆所以導通的概率大大降低，從而在增加復合材料介電常數的同時降低了介電損耗。

本發明是這樣實現的，一種高介電低損耗包覆碳納米管環氧樹脂復合材料的制備方法，所述高介電低損耗包覆碳納米管環氧樹脂復合材料的制備方法包括：

采用原位聚合法對碳納米管進行包覆；

將包覆好的碳納米管以質量比為包覆碳納米管：環氧樹脂：固化劑＝(1-4.5):7.5:2.5的比例混合，待樣品冷卻脫模后進行介電測試。

優選地，將包覆好的碳納米管以質量比為包覆碳納米管：環氧樹脂：固化劑＝3:7.5:2.5的比例混合，待樣品冷卻脫模后進行介電測試。

進一步，所述采用原位聚合法對碳納米管進行包覆包括：

超聲分散；

剪切分散；

水浴包覆；

過濾干燥。

進一步，所述超聲分散包括：將2.000g碳納米管加入到裝有200ml無水乙醇的燒杯中，然后用超聲儀在600w的功率下超聲1h。

進一步，所述剪切分散包括：將混合溶液與適量乳化劑以及剪切分散，剪切機的速度為8000r/min，時間10min，再加入三聚氰胺甲醛樹脂以8000r/min的速度剪切2min。