[發明專利]改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂及制備方法

在審

• 申請號: 202011639789.7
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114685990A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 劉若鵬;趙治亞;楊鴻帆;李世超
• 申請（專利權）人: 洛陽尖端技術研究院;深圳光啟尖端技術有限責任公司
• 主分類號: C08L79/08
• 分類號: C08L79/08;C08L81/06;C08K9/04;C08K3/04
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張美月

本發明提供了一種改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂及制備方法。改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂的制備方法包括：將氨基化石墨烯、烯丙基酚類有機物、熱塑性樹脂和雙馬來酰亞胺單體進行聚合反應，得到改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂，其中雙馬來酰亞胺單體、氨基化石墨烯、烯丙基酚類有機物和熱塑性樹脂的重量比為(50～100)：(0.5～7)：(35～75)：(5～25)。采用上述制備方法制得的改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂的制備方法不僅具有較好的加工性能，而且還具有優異的抗沖擊性能。

技術領域

本發明涉及有機樹脂合成領域，具體而言，涉及一種改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂及制備方法。

背景技術

雙馬來酰亞胺具有較高的強度和模量，優異的耐高溫、耐濕熱、耐輻射、耐濕熱、低吸濕和低熱膨脹系數小等優良性能，在航空航天、交通、電子領域得到廣泛的應用。但是雙馬來酰亞胺樹脂固化后交聯密度高，分子鏈剛性大，具體表現為抗沖擊差，斷裂伸長率小和斷裂韌性低等缺陷，這嚴重限制了雙馬來酰亞胺樹脂的發展和應用。因此在改善雙馬來酰亞胺樹脂成型工藝性的同時提高固化物的韌性成為雙馬來酰亞胺樹脂的主要研究熱點。

石墨烯是由碳原子以sp²雜化連接的單原子層構成，其基本結構單元為有機材料中最穩定的苯六元環。其理論厚度為0.35nm，是目前發現最薄的二維材料，這種特殊的結構使石墨烯表現出許多優異的物理化學性能。研究者在石墨烯的制備、石墨烯的電子結構性能及其在微電子器件的應用上做了大量的工作。同大多數納米材料一樣，石墨烯在制備樹脂基復合材料時，存在樹脂中分散差，自身容易團聚，與樹脂相容性差的問題。

鑒于上述問題的存在，需要提供一種能夠同時滿足成型性好和抗沖擊強度高的石墨烯改性的改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂及制備方法，以解決現有的雙馬來酰亞胺樹脂無法同時滿足成型性好和抗沖擊性能高的問題。

為了實現上述目的，本發明一方面提供了一種改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂的制備方法，改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂的制備方法包括：將氨基化石墨烯、烯丙基酚類有機物、氨基化石墨烯、熱塑性樹脂和雙馬來酰亞胺單體進行聚合反應，得到改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂，其中雙馬來酰亞胺單體、烯丙基酚類有機物和熱塑性樹脂的重量比為(50～100)：(0.5～7)：(35～75)：(5～25)。

進一步地，雙馬來酰亞胺單體、氨基化石墨烯、烯丙基酚類有機物和熱塑性樹脂的重量比為100：(1～4)：(50～75)：(10～20)。

進一步地，雙馬來酰亞胺單體選自N,N'-4,4'二苯甲烷雙馬來酰亞胺、2-甲基-1,5,-雙馬來酰亞胺基苯和2,2'-雙[4-(4-雙馬來酰亞胺基苯氧基)苯基]丙烷組成的組中的一種或多種；烯丙基酚類有機物選自二烯丙基雙酚A、二烯丙基雙酚A醚、二烯丙基雙酚S和烯丙基苯酚組成的組中的一種或多種；熱塑性樹脂選自聚醚酰亞胺、聚酰亞胺、聚醚砜和聚芳醚酮組成的組中的一種或多種。

進一步地，聚合反應包括：將氨基化石墨烯、烯丙基酚類有機物、熱塑性樹脂及有機溶劑混合，得到混合液；將混合液注入模具中并進行脫氣處理，然后進行固化，得到改性石墨烯/雙馬來酰亞胺樹脂。

進一步地，固化過程分為第一固化過程、第二固化過程和第三固化過程，且固化溫度依次為130～150℃，170～180℃和200～220℃，總固化時間為6～8h。

進一步地，氨基化氧化石墨的制備方法包括：在亞硝酸異戊酯和堿性試劑的存在下，使氧化石墨烯和水合肼進行氨基化反應，得到氨基化石墨烯；優選地，氧化石墨烯與水合肼的重量比為1:(0.5～0.7)。

進一步地，氨基化反應的時間為100～120℃，反應時間為1～2h。

進一步地，氨基化石墨烯中氨基的接枝率為3～5wt％。