一种纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳米管提高有机硅树脂耐热性的方法，涉及一种提高有机硅树脂耐热性的方法。所述方法为：一、羧基化多壁碳纳米管的制备；二、纳米MWCNTs/SiO2复合粒子的制备；三、MWCNTs/SiO2复合粒子改性硅树脂的制备。本发明专利技术利用溶胶-凝胶法，在碳纳米管表面生长单分散的纳米二氧化硅，制备MWCNTs/SiO2纳米复合粒子。这样碳纳米管表面二氧化硅的醇羟基容易与有机硅树脂的端羟基反应，消除硅树脂的端羟基，增强了与基体树脂的结合力，进而提高了硅树脂的耐热性能。该方法将MWCNTs和纳米SiO2的优良特性引入到树脂中，制成的改性有机硅树脂具有较高的耐热性能。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，涉及一种提高有机硅树脂耐热性的方法。所述方法为：一、羧基化多壁碳纳米管的制备；二、纳米MWCNTs/SiO2复合粒子的制备；三、MWCNTs/SiO2复合粒子改性硅树脂的制备。本专利技术利用溶胶-凝胶法，在碳纳米管表面生长单分散的纳米二氧化硅，制备MWCNTs/SiO2纳米复合粒子。这样碳纳米管表面二氧化硅的醇羟基容易与有机硅树脂的端羟基反应，消除硅树脂的端羟基，增强了与基体树脂的结合力，进而提高了硅树脂的耐热性能。该方法将MWCNTs和纳米SiO2的优良特性引入到树脂中，制成的改性有机硅树脂具有较高的耐热性能。【专利说明】纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳米管提高有机硅树脂耐热性 的方法
本专利技术涉及一种提高有机硅树脂耐热性的方法，具体涉及一种采用纳米二氧化硅 包覆的多壁碳纳米管提高有机硅树脂耐热性的方法。
技术介绍
有机硅树脂是高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷。它既具有无机物石英的一系 列特性，又具有高分子材料易加工的特点，是一种典型的半无机高分子。正是这种半无机高 分子结构特点，赋予其优异的耐热性能，广泛应用到航空航天领域。为了适应新一代航天飞 行器在高温条件和极端特殊环境下的使用性能，需要进一步提高硅树脂的耐热性能，因此 有必要对硅树脂进行改性研究。改性硅树脂以此提高耐热性能的方法有以下几种：（1)在 硅树脂的主链和侧链引入耐热性基团，改变硅树脂的结构；（2)加入耐热性填料，提高硅树 脂的耐热性能；(3)硅树脂的端羟基能促进硅氧键降解，用消除端羟基的方法提高其耐热 性能。在这些改性方法中，由于加入耐热性填料的方法因原料容易获取、操作简单并且适合 大规模现代化工业生产，是一种有效的普遍使用的提高硅树脂耐热性能的方法。 多壁碳纳米管具有优异的力学、热学和光学等性能，并且具有良好的热稳定性能， 可以将其加入到树脂基体中，对树脂进行改性，以此提高树脂的力学性能、耐候性、导热性 和耐热性能。碳纳米管增强树脂基复合材料的各项性能（强度、韧性、耐热等）都有很大的 改善，已经引起业界的广泛关注。但是，碳纳米管易于聚集成团，不利于在树脂基体中的分 散且与基体树脂相互作用力较低，不利于应力的传递。为了提高碳纳米管在树脂中的分散 性及其相互作用力，极大的提高硅树脂的耐热性，有必要对碳纳米管进行表面修饰。 单分散纳米二氧化硅由于颗粒尺寸的微细化、比表面积的急剧增加以及表面大量 的硅醇基和活性硅烷键形成的氢键结合，而具有耐高温、绝缘性、强韧、力学性能优异等独 特性能，具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供的一种纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳米管提高有机硅树脂 耐热性的方法。该方法将MWCNTs和纳米Si0 2的优良特性引入到树脂中，制成的改性有机 娃树脂具有较1?的耐热性能。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： -、羧基化多壁碳纳米管的制备：把1?4g多壁碳纳米管置于250?1000mL单口 烧瓶中，小心加入120?480mL浓硫酸和浓硝酸的混合溶液（浓硫酸和浓硝酸的体积比为 3:1)，40?80°C下磁力搅拌氧化6?12h，在反应后的溶液中加入500?2000mL蒸馏水稀 释，用多孔滤膜抽滤，将滤出物用大量蒸馏水清洗至洗涤液呈中性，40?80°C下真空干燥 得到羧基化碳纳米管； 二、纳米^〇^8/5102复合粒子的制备：a、将0. 3?0. 6g羧基化碳纳米管超声分散 在82?164mL无水乙醇中，形成分散均勻的分散液；b、依次向分散液中加入3. 36?6. 75mL 水、5. 6?11. 2mL浓氨水，磁力搅拌30min，使溶液混合均勻；c、快速加入8. 9?17. 8mL正 硅酸乙酯（TEOS)，在室温下反应12?18小时；d、实验反应结束后，依次用水、无水乙醇反 复离心洗涤，直至溶液成中性,40?80°C下真空干燥得到纳米MWCNTs/Si0 2纳米复合粒子； 三、MWCNTs/Si02复合粒子改性硅树脂的制备：在有机硅树脂中加入占有机硅树脂 质量0. 1?1 %的MWCNTs/Si02纳米复合粒子，通过磁力搅拌器进行聚合反应，反应温度为 60?100°C，反应时间为6?10h，反应完毕后，减压蒸馏得到纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳 米管改性的有机硅树脂。 本专利技术具有如下有益效果： 1、通过酸氧化的方法使多壁碳纳米管表面产生大量羧基含氧官能团： 2、利用溶胶-凝胶法，在碳纳米管表面生长单分散的纳米二氧化硅，制备MWCNTs/ Si〇2纳米复合粒子。这样碳纳米管表面二氧化硅的醇羟基容易与有机硅树脂的端羟基反 应，消除硅树脂的端羟基，增强了与基体树脂的结合力，进而提高了硅树脂的耐热性能。 3、原材料容易获取，并以醇作为介质不污染环境，利于环保，容易实现工业化生 产，并适用于提高其他热固性树脂的耐热性能。 【专利附图】【附图说明】 图1为实施例1制备的MWCNTs的SEM表面形貌图； 图2为实施例1制备的MWCNTs/Si02的SEM表面形貌图； 图3为实施例1制备的有机硅树脂（a)和含有1% MWCNTs/Si02改性有机硅树脂 (b)在氮气气氛中的TG曲线。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本专利技术的保护范围中。 实施例1 : 一、羧基化多壁碳纳米管的制备：把lg多壁碳纳米管置于250mL单口烧瓶中，小心 加入120mL浓硫酸和浓硝酸的混合溶液（v:v = 3:1)，40°C下磁力搅拌氧化10h，在反应后 的溶液中加入500mL蒸馏水稀释，用多孔滤膜抽滤，将滤出物用大量蒸馏水清洗至洗涤液 呈中性，60°C下真空干燥得到羧基化碳纳米管； 二、纳米^〇^8/5102复合粒子的制备：a、将0. 3g羧基化碳纳米管超声分散在 82mL无水乙醇中，形成分散均勻的分散液；b、依次加入3. 36mL水、5. 6mL浓氨水，磁力搅拌 30min，使溶液混合均匀；c、快速加入8. 9mL正硅酸乙酯（TE0S)，在室温下反应15小时；d、 实验反应结束后，依次用水、无水乙醇反复离心洗涤，直至溶液成中性，60°C下真空干燥得 到纳米MWCNTs/Si0 2纳米复合粒子。 三、MWCNTs/Si02复合粒子改性硅树脂的制备：在有机硅树脂中加入占有机硅树脂 质量1 %的MWCNTs/Si02纳米复合粒子，通过磁力搅拌器进行聚合反应，反应温度为90°C， 反应时间为7h，反应完毕后，减压蒸馏得到纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳米管改性的有机 硅树脂。 从图1中可以看到，未处理的原始MWCNTs杂乱无章地缠结在一起，团聚现象特别 严重，呈现紧密的网络结构，而且长度很长，长达数微米；从图2中可以看到，经过酸氧化、 正硅酸乙酯溶胶-凝胶处理后，多壁碳纳米管表面形成了一层致密且均匀的单分散纳米二 氧化硅，碳纳米管表面二氧化硅的醇羟基容易与有机硅树脂的端羟基发生反应，消除端羟 基，增强了与基体树脂的结合力，进而提1?娃树脂基复合材料的耐热性能。 表 1 MWCNTs 和 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳米管提高有机硅树脂耐热性的方法，其特征在于所述方法步骤如下： 在有机硅树脂中加入占有机硅树脂质量0.1～1％的MWCNTs/SiO2纳米复合粒子，通过磁力搅拌器进行聚合反应，反应温度为60～100℃，反应时间为6～10h，反应完毕后，减压蒸馏得到纳米二氧化硅包覆的多壁碳纳米管改性的有机硅树脂。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，武光顺，黄玉东，马丽春，张庆波，谢非，王芳，姜波，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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