一种石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯/环氧树脂复合材料，所述材料含有0.5‑8wt％偶联剂改性的石墨烯。所述的偶联剂改性的环氧树脂复合物，其拉伸强度大于100MPa，杨氏模量大于10650MPa，相较于未改性前，分别提高约93％和155％，同时，其玻璃化转变温度提了大约9度，导电强度提高了4个数量级。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及新材料
，尤其涉及一种石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。凡分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变形收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，因而广泛应用于国防、国民经济各部门，作浇注、浸渍、层压料、粘接剂、涂料等用途。由于固化的环氧树脂含有大量的环氧基团，交联密度大，因此其具有脆性且耐冲击能力差，尤其是其导电能力差，难以在一些特殊要求的领域使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法，能够使得改性环氧树脂的各项性能获得大幅提高。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种石墨烯/环氧树脂复合材料，所述材料含有0.5-8wt％偶联剂改性的石墨烯。优选的，所述偶联剂改性的石墨烯含量为2-6％。所述石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入5-10wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为75-90℃，还原时间0.5-2h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯加入乙醇溶液中，并加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散均匀，加热到55-70℃反应36-60小时，洗涤并真空干燥，得到偶联剂改性的石墨烯；(5)将环氧树脂加热熔融，加入所述偶联剂改性的石墨烯，超声共混均匀，得到偶联剂改性石墨烯/环氧树脂复合物，其中，环氧树脂:偶联剂改性的石墨烯混合重量比例为100:(1-5)。本专利技术对于现有技术的贡献，更多的在于工艺路线的提出，至于工艺参数的优化，例如各物质含量与比例的确定，本领域技术人员可以依据现有技术以及具体的工艺要求，自行确定，本专利技术不再就其赘述。本专利技术所述的偶联剂改性的环氧树脂复合物，其拉伸强度大于100MPa，杨氏模量大于10650MPa，相较于未改性前，分别提高约93％和155％，同时，其玻璃化转变温度提了大约9度，导电强度提高了4个数量级。具体实施方式下面通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。实施例1采用下述方法制备石墨烯/环氧树脂复合材料，制备方法包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30min；(2)加热至30℃恒温4h，加入去离子水和双氧水，搅拌1h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入5wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为75℃，还原时间0.5h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯加入乙醇溶液中，并加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散均匀，加热到55℃反应36小时，洗涤并真空干燥，得到偶联剂改性的石墨烯；(5)将环氧树脂加热熔融，加入所述偶联剂改性的石墨烯，超声共混均匀，得到偶联剂改性石墨烯/环氧树脂复合物，其中，环氧树脂:偶联剂改性的石墨烯混合重量比例为100:1。实施例2石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉80wt％的硝酸钠，和占石墨粉4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应120min；(2)加热至40℃恒温5h，加入去离子水和双氧水，搅拌3h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入10wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为90℃，还原时间2h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯加入乙醇溶液中，并加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散均匀，加热到70℃反应60小时，洗涤并真空干燥，得到偶联剂改性的石墨烯；(5)将环氧树脂加热熔融，加入所述偶联剂改性的石墨烯，超声共混均匀，得到偶联剂改性石墨烯/环氧树脂复合物，其中，环氧树脂:偶联剂改性的石墨烯混合重量比例为100:5。实施例3石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉60wt％的硝酸钠，和占石墨粉3倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应60min；(2)加热至35℃恒温4h，加入去离子水和双氧水，搅拌2h，加入5％浓度的HCl离心洗涤直至无硫酸根离子，得到氧化石墨烯；(3)将所述氧化石墨烯放入8wt％浓度的水合肼溶液中还原，还原温度为80℃，还原时间1h，得到石墨烯；(4)将所述石墨烯加入乙醇溶液中，并加入N,N-二甲基甲酰胺，超声分散均匀，加热到60℃反应36小时，洗涤并真空干燥，得到偶联剂改性的石墨烯；(5)将环氧树脂加热熔融，加入所述所述偶联剂改性的石墨烯，超声共混均匀，得到偶联剂改性石墨烯/环氧树脂复合物，其中，环氧树脂:偶联剂改性的石墨烯混合重量比例为100:3。实施例1-3所述的偶联剂改性的环氧树脂复合物，其拉伸强度大于100MPa，杨氏模量大于10650MPa，相较于未改性前，分别提高约93％和155％，同时，其玻璃化转变温度提了大约9度，导电强度提高了4个数量级。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/环氧树脂复合材料，所述材料含有0.5‑8wt％偶联剂改性的石墨烯。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/环氧树脂复合材料，所述材料含有0.5-8wt％偶联剂改性的石墨烯。2.一种石墨烯/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述偶联剂改性的石墨烯含量为2-6％。3.如权利要求1或2所述所述石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，包括：(1)在冰浴条件下，机械搅拌条件下，在98％浓硫酸中加入鳞片石墨粉，再加入占石墨粉50-80wt％的硝酸钠，和占石墨粉2-4倍重量的高锰酸钾，冰浴下反应30-120min；(2)加热至30-40℃恒温4-5h，加入去离子水和双氧水，搅拌1-3h，加入5％浓度...

【专利技术属性】
技术研发人员：过冬，
申请(专利权)人：过冬，
类型：发明
国别省市：江苏;32