纳米石墨片增强形状记忆复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米石墨片增强形状记忆复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。该复合材料包括热固性树脂、片状纳米级石墨增强材料和固化剂，其中，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100：0.5～4，热固性树脂和固化剂的重量比为100：10～20。本发明专利技术提供的复合材料的制备方法包括：1、制备纳米级石墨片；2、石墨片分散在树脂中，加入固化剂后真空除气泡；3、加入到一定形状的模具中固化，脱模，得到形状记忆复合材料。本发明专利技术提供的形状记忆复合材料具有极宽的温度调节范围，其在拉伸强度，弹性模量以及形状记忆性能等方面表现出良好的实用性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种，属于复合材料
。该复合材料包括热固性树脂、片状纳米级石墨增强材料和固化剂，其中，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100：0.5～4，热固性树脂和固化剂的重量比为100：10～20。本专利技术提供的复合材料的制备方法包括：1、制备纳米级石墨片；2、石墨片分散在树脂中，加入固化剂后真空除气泡；3、加入到一定形状的模具中固化，脱模，得到形状记忆复合材料。本专利技术提供的形状记忆复合材料具有极宽的温度调节范围，其在拉伸强度，弹性模量以及形状记忆性能等方面表现出良好的实用性能。【专利说明】
本专利技术涉及一种，特别是一种由纳米级石墨片和一定比例的固化剂，环氧树脂复合而成的形状记忆复合材料，属于复合材料
。
技术介绍
形状记忆高分子材料是指在一定的条件下对具有初始形状的制品改变其初始形状并固定后，通过外界条件如热、光、电、磁、PH值等的刺激，又可恢复其初始形状的材料。形状记忆高分子材料具有以下几大优点:形变量大，通常在400%以上，形状记忆回复温度范围宽；加工成型工艺简单，易制成结构复杂的异型品；质量轻，原材料充足，价格便宜；耐腐蚀，电绝缘性和保温效果好，作为一种新型形状记忆材料具有良好的发展潜质。形状记忆聚合物的形状记忆功能是由其特殊的内部结构所决定的。形状记忆聚合物一般由保持永久形状的固定相和随温度变化会发生软化-硬化可逆变化的可逆相组成。可逆相一般为物理交联结构，通常由熔点较低的结晶态或玻璃化温度较低的玻璃态构成，固定相则有物理交联和化学交联两种形式。根据固定相交联结构的不同，形状记忆聚合物可以分为热塑性形状记忆聚合物、热固性形状记忆聚合物和无定型形状记忆聚合物。由温度变化而引起的形状变化称为热致型形状记忆效应，目前所研究的形状记忆聚合物大多是热致型的，其形状记忆过程可简单描述为:首先，经成型过程得到具有一定形状的样品；然后将试样加热到其形状转变温度(Tg)以上，对试样施加外力使其变形，在外力存在的条件下，经骤冷过程将试样 冷却到形状转变温度以下以固定形变，此时试样呈变形后的形状，也称为暂时形状，再加热试样到形状转变温度以上，可观察到保存下的永久形状得到恢复，这就是一个形状记忆循环。近些年，国内外采用物理方法或化学交联方法相继研制出许多形状记忆聚合物，如交联聚乙烯、交联聚氯乙烯、辐射交联聚己内酯、交联EVA、聚乳酸、聚氨酯、聚苯乙烯、聚降冰片烯，形状记忆环氧树脂等热塑性或热固性形状记忆聚合物。热固性形状记忆聚合物除具有有机形状记忆材料所共有的低密度、高形状回复率等优点外，还具有高抗辐照特性和良好的化学稳定性等优点。而且利用其作为基体、连续纤维作为增强体制成复合材料，可进一步克服其形状恢复力不足的缺点，在未来空间展开结构设计中具有重要应用前景。若采用单一的有机物，例如聚苯乙烯、聚氨酯、环氧树脂等直接制备形状记忆聚合物，制成的形状记忆聚合物存在强度和刚度等力学性能较差，形状固定率较差及稳定性差的问题，因此，目前有学者开始研究形状记忆聚合物复合材料，例如在形状记忆聚合物中添加碳纤维、碳纳米管等来提高形状记忆聚合物的性能，但目前尚未见纳米石墨片增强形状记忆复合材料的相关研究报道。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种纳米石墨片增强形状记忆聚合物复合材料及其制备方法，提高形状记忆聚合物的力学性能、稳定性和记忆性能。本专利技术的片状纳米级石墨增强形状记忆聚合物复合材料，该材料力学性能优异，并具有良好的形状记忆特性。一种纳米石墨片增强形状记忆复合材料，由热固性形状记忆聚合物材料，纳米石墨增强材料以及添加剂材料组成，包括:热固性树脂、片状纳米级石墨增强材料和固化剂，其中，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100:0.5~4，热固性树脂和固化剂的重量比为100:10~20。所述的片状纳米级石墨增强材料为片状纳米级导电炭黑、膨胀石墨超声粉碎后的片状纳米级石墨或具有纳米级别的石墨稀中的一种或两种以上的混合物。所述的热固性树脂为环氧树脂，优选双酚A型环氧树脂，如E51或E44。所述的固化剂为对二氨基二苯甲烷、间苯二甲胺和三乙醇胺中的一种或两种的混合物。优选的，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100:1~4，热固性树脂和固化剂的重量比为100:15~20。上述纳米石墨片增强形状记忆复合材料的制备方法，包括以下步骤:(1)将片状纳米级石墨增强材料溶于溶剂中，加入分散剂进行分散后，加入热固性树脂(环氧树脂); (2)除去溶剂后，加入固化剂，加热熔融并混合均匀；(3)真空除去气泡后，放入模具内固化，得到形状记忆复合材料。步骤(1)中，所述的溶剂为有机溶剂，如丙酮、石油醚、甲醇、环己酮等；所述的分散剂为酮类或偶联剂，如 TNKDIS，Lissapol NX、Triton X-100、KH-560 等。步骤(2)中，60°C水浴加热并搅拌以除去溶剂，加入固化剂，在80°C条件下熔融并搅拌，混合均匀。步骤(3)中，混合均匀后的液体置于真空干燥箱中70°C保温30min抽真空除去气泡，然后浇注到涂有脱模剂的模具中进行固化，所述固化的条件为在80°C固化2.5h，然后升温至150°C固化2.5h，得到形状记忆复合材料。本专利技术还提供了一种包含增韧剂的。一种纳米石墨片增强形状记忆复合材料，包括:热固性树脂、片状纳米级石墨增强材料、固化剂和增韧剂，其中，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100:0.5~4，热固性树脂和固化剂的重量比为100:10~20，热固性树脂和增韧剂的重量比为100:8 ~15。所述的片状纳米级石墨增强材料为片状纳米级导电炭黑、膨胀石墨超声粉碎后的片状纳米级石墨或具有纳米级别的石墨稀中的一种或两种以上的混合物。所述的热固性树脂为环氧树脂，优选为双酚A型环氧树脂，如E51或E44。所述的固化剂为对二氨基二苯甲烷、间苯二甲胺和三乙醇胺中的一种或两种的混合物。所述的增韧剂为新戊二醇二缩水甘油醚、碳12 - 14醇和丁二醇中的一种或两种混合物。优选的，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100:1~4，热固性树脂和固化剂的重量比为100:15~20。上述纳米石墨片增强形状记忆复合材料的制备方法，包括以下步骤:( I)将片状纳米级石墨增强材料溶于溶剂中，加入分散剂进行分散后，加入热固性树脂(环氧树脂);(2)除去溶剂后，加入固化剂和增韧剂，加热熔融并混合均匀；(3)真空除去气泡后，放入模具内固化，得到形状记忆复合材料。步骤(1)中，所述的溶剂为有机溶剂，如丙酮、石油醚、甲醇、环己酮等；所述的分散剂为酮类或偶联剂，如 TNKDIS，Lissapol NX、Triton X-100、KH-560 等。步骤(2)中，60°C水浴加热并搅拌以除去溶剂，加入固化剂，在80°C条件下熔融并搅拌，混合均匀。步骤(3)中，混合均匀后的液体置于真空干燥箱中70°C保温30min抽真空除去气泡，然后浇注到涂有脱模剂的模具中进行固化，所述固化的条件为在80°C固化2.5h，然后升温至150°C固化2.5h，得到形状记忆复合材料。本专利技术的片状纳米级石墨增强形状记忆复合材料具有的特点如下:其形状记忆温度在50~120°C之间并且可以通过不同配比进行调节；形状记本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米石墨片增强形状记忆复合材料，包括：热固性树脂、片状纳米级石墨增强材料和固化剂，其中，热固性树脂和片状纳米级石墨增强材料的重量比为100：0.5～4，热固性树脂和固化剂的重量比为100：10～20。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：米绪军，赵利民，冯雪，李艳锋，解浩峰，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11