一種高性能碳納米管/環(huán)氧樹脂的制備方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明設及一種提高環(huán)氧樹脂性能的技術領域，具體設及一種性能碳納米管/環(huán) 氧樹脂的制備方法。
【背景技術】：
[0002] 環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個W上環(huán)氧基團的有機化合物，環(huán)氧樹脂本 身是熱塑性的，不能直接應用，只有與固化劑進行固化交聯(lián)生成=維網(wǎng)絡結構才具有實際 應用價值。固化劑有非常多種，在種類上超過了環(huán)氧樹脂。由于環(huán)氧樹脂對固化劑的依賴 性很大，所W根據(jù)用途選擇固化劑是十分重要的。
[0003] 碳纖維是指碳的重量含量占90% W上的纖維狀碳材料?？芍圃焯祭w維的原材料非 常廣泛，不但有機纖維熱分解可制造碳纖維，而且碳材料放電生成的石墨晶須及納米碳管 或者用氣離子沖擊碳材料表面的生成物都可W制成碳纖維。但習慣上只把有機物熱分解制 成的、實質(zhì)上僅由碳構成的、直徑5~15 ym的纖維狀物質(zhì)稱為碳纖維。
[0004] 在環(huán)氧樹脂復合材料制備過程中，氨基化碳納米管作為納米增強材料被廣泛的使 用。經(jīng)檢索同濟大學CN200610028986. 9的發(fā)明專利設及一種氨基化碳納米管/環(huán)氧樹脂 高性能復合材料的制備方法。通過用多元胺類化合物對碳納米管進行表面化學修飾，制備 了帶有氨基的碳納米管。通過適當?shù)某暡ㄕ袷幏稚⒑蛷娏埌璺稚?，并通過氨基化碳納 米管中的氨基與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基團之間的交聯(lián)反應，提高了碳納米管在環(huán)氧樹脂中的 分散性，增強了碳納米管與環(huán)氧樹脂之間的連接力，從而制備了高性能環(huán)氧樹脂復合材料。
[0005] 申請人在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，氨基化碳納米管表面的氨基基團極性較大，在與環(huán)氧 樹脂混合過程中，環(huán)氧樹脂對氨基化碳納米管的浸潤性較差，因而氨基化碳納米管在W固 態(tài)粉末形式加入到環(huán)氧樹脂基體中并不能夠很好的發(fā)揮氨基化改性對改善分散性的效能。 同時，表面惰性使其與基體之間的界面結合力較弱，在受載時應力不能有效的在基體和碳 納米管之間轉移。針對碳納米管的分散性差，界面結合力差等缺點。
[0006] 鑒于此，申請人發(fā)明了一種新的方法將碳納米管表面進行接枝處理，功能化預處 理，并將其均勻分散在環(huán)氧樹脂固化劑中。使得碳納米管能夠顯著增強環(huán)氧樹脂復合材料 的各方面性能，且本發(fā)明的制備方便快捷，在實際應用方面具有更加高效等特點。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 本發(fā)明的目的是在于將氨基化碳納米管與環(huán)氧化合物進行預處理，可W提高碳納 米管的分散性和碳納米管與樹脂浸潤性。
[000引本發(fā)明的具體技術內(nèi)容如下：
[0009] 一種高性能碳納米管/環(huán)氧樹脂的制備方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟I :按照條件I和條件II將組分1添加到組分2中，攬拌，得到混合物I ;
[0011] 步驟II ;將混合物I在氮氣保護下球磨0. 5~化，得到混合物II ;
[0012] 步驟III;將混合物II在150°C的條件下油浴，得到混合物III;
[001引步驟IV ;將混合物III常溫靜置，得到混合物IV ;
[0014] 步驟V ;將組分3和組分4按照條件m和條件IV在90°C下攬拌混合，得到混合物 V ;
[001引步驟VI ;將混合物IV和混合物V在60w的超聲功率下處理；
[0016] 其中，所述組分1為氨基化碳納米管；
[0017] 所述組分2為芐基縮水甘油離；
[0018] 所述組分3為二氨基二苯基己燒；
[0019] 所述組分4為二己基甲苯二胺；
[0020] 所述條件I :所述組分1的質(zhì)量占所述碳納米管/環(huán)氧樹脂總質(zhì)量的0.5%~ 2% ；
[0021] 所述條件II ;所述組分1和組分2的質(zhì)量比為1/1~2/3 ;
[0022] 所述條件III;所述組分3的質(zhì)量占所述碳納米管/環(huán)氧樹脂總質(zhì)量的60%~ 80% ；
[0023] 所述條件IV ;所述組分4的質(zhì)量占所述碳納米管/環(huán)氧樹脂總質(zhì)量的18%~ 36% ；
[0024] 所述制備方法還包括將研磨后的碳納米管篩分出60-100目。
[0025] 所述球磨的優(yōu)選條件為：球磨轉速200~5(K)r/min，連續(xù)球磨lOmin后需間歇 5min。
[0026] 所述步驟III優(yōu)選在150°C油浴中機械攬拌2-化。
[0027] 有益效果；
[002引與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有一下明顯優(yōu)點：
[0029] (1)酷胺化的碳納米管和功能化環(huán)氧化合物在球磨室中轉子的高能碰撞下發(fā)生反 應。同時一定的球磨時間能夠有效剪短碳納米管的長度，適中的長徑比有利于碳納米管在 樹脂基體中的分散。
[0030] (2)功能化的環(huán)氧化合物一端的環(huán)氧基團與酷胺化碳管表面的氨基基團反應，接 枝到碳管表面，另一端的烷基鏈的極性較小與環(huán)氧樹脂的相容性增強。
[0031] (3)本發(fā)明由于對氨基化多壁碳納米管進行了球磨、油浴和超聲等處理，得到了液 體碳納米管，與二氨基二苯基己燒和二己基甲苯二胺相容性較好，因此在超聲處理之后多 壁碳納米管不會出現(xiàn)沉降，其在環(huán)氧樹脂體系中分散性好、適用期長。
[0032] (4)該碳納米管/環(huán)氧樹脂可W直接使用，加入樹脂基體中，與樹脂基體發(fā)生反 應，不僅能起到原固化劑的作用，而且其中的液體碳納米管可W有效分散到樹脂基體中，提 高樹脂的模量和初性。
[0033] (5)發(fā)明較現(xiàn)有技術使碳納米管/環(huán)氧樹脂有顯著提升，使制備出的環(huán)氧樹脂誘 鑄體樣條拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲強度、彎曲模量等性能指標均有提高。本發(fā)明得到含 液體碳納米管的環(huán)氧樹脂。該體系具有易于保存，使用方便快捷的特點，可W提高環(huán)氧樹脂 的力學性能。
【附圖說明】
[0034] 圖1 ;實施例1環(huán)氧樹脂誘鑄體斷裂面掃描電子顯微鏡照片
【具體實施方式】
[0035] 通過W下實施例對本發(fā)明進行詳細說明。各實施例中，樹脂基體固化物的拉伸性 能按照GB2568 - 81進行測試得到，彎曲性能按照GB2570-81進行測試得到。
[0036] 實施例1
[0037] 本實施例中的有四種組分，分別為：
[003引組分1 ;氨基化多壁碳納米管，所述氨基化碳納米管采用中國科學院成都有機化 學有限公司購買的表面接枝二己基甲苯二胺的氨基化碳納米管。
[0039] 組分2 ;芐基縮水甘油離；
[0040] 組分3 ;二氨基二苯基己燒；
[0041] 組分4 ;二己基甲苯二胺。
[0042] 本實施例的具體實施步驟如下：
[0043] 1.將氨基化碳納米管進行研磨。
[0044] 2.將研磨后的碳納米管放入電動振篩機中，篩分出目數(shù)為100的氨基化碳納米 管。
[0045] 3.取0. 5g步驟2篩分出的100目氨基化碳納米管加入到0. 5g芐基縮水甘油離 中，常溫下機械攬拌化得到黑色粘稠狀液體，命名為混合物I。
[0046] 4.將混合物I加入行星式球磨機中，在氮氣保護下球磨0. 5~1. 5h，球磨機轉速 為200~5(K)r/min，連續(xù)球磨lOmin后需間歇5min，得到均勻的黑色粘稠液體，命名為混合 物II。
[0047] 5.將混合物II放在150°C油浴中機械攬拌2h，得到混合物III。
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