本发明专利技术提供了一种碳纳米管基复合填料的制备方法，以Fe3O4纳米颗粒为原料制备Fe3O4@Ag‑COOH纳米颗粒，以碳纳米管为原料制备氨基化碳纳米管，再将二者进行酰胺化反应制备碳纳米管基复合填料。本发明专利技术提供的碳纳米管基复合填料在具有优异导电性能的同时还具有较高的磁性，增强了损耗电磁波的能力，将其作为填料制备环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料，能够使环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料具有较高的屏蔽效能。实施例的实验结果表明，本发明专利技术提供的环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料的屏蔽效能达35.0dB。
【技术实现步骤摘要】
一种碳纳米管基复合填料及其制备方法和一种环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种碳纳米管基复合填料及其制备方法和一种环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料。
技术介绍
环氧树脂具有突出的耐热性、优异的化学稳定性、粘结力强和收缩率低等诸多优点，在航空、航天、光学和电子设备等高新
有广泛的应用。然而，环氧树脂自身电磁屏蔽性能差(屏蔽效能仅为1dB)，难以满足迅猛发展的新型大功率空天武器装备对其抗干扰能力的要求。因此亟需改进环氧树脂的电磁屏蔽性能。目前，国内外研究者通常将导电性能优良的导电填料与环氧树脂基体共混复合制备环氧树脂基电磁屏蔽复合材料。碳纳米管因其纳米效应、高导电性、优异的弹性模量和导热性能等诸多优点，成为制备环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料的理想填料。然而，单纯使用碳纳米管难以满足新型空天武器装备的电磁屏蔽要求。研究者将碳纳米管与铁、镍、钴及其氧化物等磁性金属纳米颗粒复合制备复合填料，虽提高了其电磁屏蔽性能，但却在一定程度上降低了其导电性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种碳纳米管基复合填料及其制备方法和一种环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料，本专利技术提供的碳纳米管基复合填料在具有优异导电性能的同时还具有较高的磁性；将其作为填料制备环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料，能够使环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料具有较高的屏蔽效能。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种碳纳米管基复合填料的制备方法，包括以下步骤：(1)将AgNO3、柠檬酸钠和水混合，向所得混合溶液中加入NaBH4溶液，进行第一还原反应，得到Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液、Fe3O4纳米颗粒和水混合，向所得混合分散液中加入盐酸羟氨溶液和AgNO3溶液，进行第二还原反应，得到Fe3O4@Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Fe3O4@Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液、11-巯基十一烷酸和乙醇混合，进行配体置换反应，得到Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒；(2)将碳纳米管、硫酸和硝酸混合，进行羧基化处理，得到羧基化碳纳米管；将所述羧基化碳纳米管、聚乙烯亚胺、催化剂和N-甲基吡咯烷酮混合，进行氨基化处理，得到氨基化碳纳米管；(3)将所述步骤(1)中Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒、所述步骤(2)中氨基化碳纳米管、催化剂和N-甲基吡咯烷酮混合，进行酰胺化反应，得到碳纳米管基复合填料；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序限定。优选地，所述步骤(1)中Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液中Ag-柠檬酸纳米颗粒、Fe3O4纳米颗粒和AgNO3溶液中AgNO3的质量比为(6～6.5)：(18～22)：(28～32)。优选地，所述步骤(2)中羧基化处理的温度为55～65℃，羧基化处理的时间为80～100min。优选地，所述步骤(2)中氨基化处理的温度为120～140℃，氨基化处理的时间为2～5h。优选地，所述步骤(2)和步骤(3)中催化剂为2-(7-氧化苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯和N,N-二异丙基乙胺。优选地，所述步骤(3)中Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒和氨基化碳纳米管的质量比为1：(4～20)。优选地，所述步骤(3)中酰胺化反应的温度为120～140℃，酰胺化反应的时间为3～6h。本专利技术提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的碳纳米管基复合填料。本专利技术提供了一种环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料，按重量份数计，由包括以下组分的原料制备得到：环氧树脂67.2～78.3份；上述技术方案所述碳纳米管基复合填料1～15份；固化剂17.8～20.7份。优选地，所述环氧树脂为双酚F环氧树脂。本专利技术提供了一种碳纳米管基复合填料的制备方法，以Fe3O4纳米颗粒为原料制备Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒，以碳纳米管(MWCNT)为原料制备氨基化碳纳米管(MWCNT-NH2)，再将二者进行酰胺化反应制备碳纳米管基复合填料(MWCNTs-Fe3O4@Ag)。本专利技术提供的MWCNTs-Fe3O4@Ag在具有优异导电性能的同时还具有较高的磁性，增强了损耗电磁波的能力，将其作为填料制备环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料，能够使环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料具有较高的屏蔽效能。实施例的实验结果表明，本专利技术提供的环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料的屏蔽效能达35.0dB。附图说明图1为实施例1制备的碳纳米管基复合填料的透射电镜图；图2为实施例1制备的碳纳米管基复合填料的屏蔽效能图。具体实施方式本专利技术提供了一种碳纳米管基复合填料的制备方法，包括以下步骤：(1)将AgNO3、柠檬酸钠和水混合，向所得混合溶液中加入NaBH4溶液，进行第一还原反应，得到Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液、Fe3O4纳米颗粒和水混合，向所得混合分散液中加入盐酸羟氨溶液和AgNO3溶液，进行第二还原反应，得到Fe3O4@Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Fe3O4@Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液、11-巯基十一烷酸和乙醇混合，进行配体置换反应，得到Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒；(2)将碳纳米管、硫酸和硝酸混合，进行羧基化处理，得到羧基化碳纳米管；将所述羧基化碳纳米管、聚乙烯亚胺、催化剂和N-甲基吡咯烷酮混合，进行氨基化处理，得到氨基化碳纳米管；(3)将所述步骤(1)中Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒、所述步骤(2)中氨基化碳纳米管、催化剂和N-甲基吡咯烷酮混合，进行酰胺化反应，得到碳纳米管基复合填料；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序限定。本专利技术将AgNO3、柠檬酸钠和水混合，向所得混合溶液中加入NaBH4溶液，进行第一还原反应，得到Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液。在本专利技术中，所述AgNO3、柠檬酸钠和水的质量比优选为0.01：(20～25)：(85～95)，更优选为0.01：(22～23)：(88～92)。在本专利技术中，所述水优选为去离子水。在本专利技术中，所述AgNO3、柠檬酸钠和水的混合优选是将AgNO3与第一部分水混合，得到AgNO3溶液；将柠檬酸钠与第二部分水混合，得到柠檬酸钠溶液；将所述AgNO3溶液加入到剩余水中，搅拌1～3min后，向所得混合物料中加入柠檬酸钠溶液，搅拌2～4min，然后向所得混合溶液中加入NaBH4溶液。在本专利技术中，所述AgNO3溶液的质量浓度优选为0.8～1.2％，更优选为1％；所述柠檬酸钠溶液的浓度优选为35～42mmol/L，更优选为38～40mmol/L。在本专利技术中，所述NaBH4溶液的质量浓度优选为0.07～0.08％，更优选为0.075％。在本专利技术中，所述NaBH4溶液是作为还原剂对AgNO3进行还原；本专利技术对于所述NaBH4溶液的加入量没有特殊的限定，能够使还原反应顺利进行即可。在本专利技术中，所述第一还原反应优选在常温下进行，即无需额外加热或降温；所述第一还原反应的时间优选为4～6min，更优选为5min。完成所述第一还原反应后，本专利技术无需将得到的Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液进行后处理，直接进行后续第二还原反应。在本专利技术中，所述Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液中Ag-柠檬酸纳米颗粒的粒度优选为5～8nm，更优选为6～7nm。在本专利技术中，所述Ag-柠檬酸纳米颗本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种碳纳米管基复合填料的制备方法，包括以下步骤：(1)将AgNO3、柠檬酸钠和水混合，向所得混合溶液中加入NaBH4溶液，进行第一还原反应，得到Ag‑柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Ag‑柠檬酸纳米颗粒分散液、Fe3O4纳米颗粒和水混合，向所得混合分散液中加入盐酸羟氨溶液和AgNO3溶液，进行第二还原反应，得到Fe3O4@Ag‑柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Fe3O4@Ag‑柠檬酸纳米颗粒分散液、11‑巯基十一烷酸和乙醇混合，进行配体置换反应，得到Fe3O4@Ag‑COOH纳米颗粒；(2)将碳纳米管、硫酸和硝酸混合，进行羧基化处理，得到羧基化碳纳米管；将所述羧基化碳纳米管、聚乙烯亚胺、催化剂和N‑甲基吡咯烷酮混合，进行氨基化处理，得到氨基化碳纳米管；(3)将所述步骤(1)中Fe3O4@Ag‑COOH纳米颗粒、所述步骤(2)中氨基化碳纳米管、催化剂和N‑甲基吡咯烷酮混合，进行酰胺化反应，得到碳纳米管基复合填料；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序限定。
【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管基复合填料的制备方法，包括以下步骤：(1)将AgNO3、柠檬酸钠和水混合，向所得混合溶液中加入NaBH4溶液，进行第一还原反应，得到Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液、Fe3O4纳米颗粒和水混合，向所得混合分散液中加入盐酸羟氨溶液和AgNO3溶液，进行第二还原反应，得到Fe3O4@Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液；将所述Fe3O4@Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液、11-巯基十一烷酸和乙醇混合，进行配体置换反应，得到Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒；(2)将碳纳米管、硫酸和硝酸混合，进行羧基化处理，得到羧基化碳纳米管；将所述羧基化碳纳米管、聚乙烯亚胺、催化剂和N-甲基吡咯烷酮混合，进行氨基化处理，得到氨基化碳纳米管；(3)将所述步骤(1)中Fe3O4@Ag-COOH纳米颗粒、所述步骤(2)中氨基化碳纳米管、催化剂和N-甲基吡咯烷酮混合，进行酰胺化反应，得到碳纳米管基复合填料；所述步骤(1)和步骤(2)没有时间顺序限定。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中Ag-柠檬酸纳米颗粒分散液中Ag-柠檬酸纳米颗粒、Fe3O4纳米颗粒和AgNO3溶液中AgNO3的质量比为(6～6.5)：(18～22)：...
【专利技术属性】
技术研发人员：顾军渭，王雷，梁超博，宋萍，皇甫一鸣，韩懿鑫，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61
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