一种高强度高韧性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高强度高韧性环氧树脂复合材料及其制备方法，其中该环氧树脂复合材料，包括环氧树脂基体材料，以及分散于该环氧树脂基体材料内部的改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为表面经同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物改性的碳纳米管，所述改性碳纳米管与所述环氧树脂基体材料的质量比为0.05/100～0.5/100。本发明专利技术通过对关键的改性碳纳米管添加剂的表面改性物质种类及相应结构，以及改性碳纳米管的填充量等进行改进，选用同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物改性碳纳米管，与现有技术相比能够在低填充量下，对环氧树脂同时进行增强增韧。

A high strength and high toughness epoxy resin composite and its preparation method

The invention discloses a high strength and high toughness epoxy resin composite material and a preparation method thereof, wherein the epoxy resin composite materials, including epoxy resin matrix material, and dispersed in the interior of the epoxy resin matrix material modified carbon nanotubes, the modified carbon nanotube surface and containing flexible chains and rigid chain epoxy the block copolymer modified carbon nanotubes, the quality of the modified carbon nanotubes and the epoxy resin matrix material ratio of 0.05/100 to 0.5/100. The material types and structure modification of surface modified carbon nanotubes additives key, and modified carbon nanotubes filled quantity is improved, at the same time selection with flexible chain and rigid chain epoxy block copolymer modified carbon nanotubes, which can be used in the low loading compared with the prior art, the epoxy at the same time strengthening and toughening resin.

【技术实现步骤摘要】
一种高强度高韧性环氧树脂复合材料及其制备方法
本专利技术属于聚合物复合材料领域，涉及一种高强度高韧性环氧树脂复合材料及其制备方法，具体是同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物改性的碳纳米管-环氧树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂具有优异的加工性能、力学性能、电绝缘性、粘接性能和化学稳定性，广泛应用于机械、航空航天、电子电气、光学工程、化工、能源、国防等领域。但固化后的环氧树脂脆性较大、耐疲劳性差等特点，限制了其在诸多高新
的应用。工业上解决环氧树脂脆性问题的主要方法是添加橡胶粒子进行增韧。添加5～25wt％的橡胶通常可以使环氧树脂的临界应力强度因子提高10～300％(具体见Polymer2011,52,760)，但同时也导致环氧树脂的强度与模量大幅降低、玻璃化温度下降、成本上升。最近出现的环氧树脂/碳纳米管复合材料备受关注。由于碳纳米管巨大的长径比和极高的拉伸强度(理论值达10-60GPa)，相比传统短纤维和无机纳米粒子，其对环氧树脂具有更好的增强增韧效果。然而，由于高表面能和大长径比，碳纳米管易团聚、缠结多、与环氧树脂的相互作用弱，因此其在环氧树脂中难以均匀分散，与本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧树脂复合材料，其特征在于，包括环氧树脂基体材料，以及分散于该环氧树脂基体材料内部的改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为表面经同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物改性的碳纳米管，所述改性碳纳米管与所述环氧树脂基体材料的质量比为0.05/100～0.5/100。

【技术特征摘要】
1.一种环氧树脂复合材料，其特征在于，包括环氧树脂基体材料，以及分散于该环氧树脂基体材料内部的改性碳纳米管，所述改性碳纳米管为表面经同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物改性的碳纳米管，所述改性碳纳米管与所述环氧树脂基体材料的质量比为0.05/100～0.5/100。2.如权利要求1所述环氧树脂复合材料，其特征在于，所述改性碳纳米管是基于单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的至少一种，所述改性碳纳米管的长径比大于30。3.如权利要求1所述环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂基体材料为双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂。4.如权利要求1所述环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂复合材料还包括环氧树脂固化剂；优选的，所述环氧树脂固化剂为甲基六氢苯酐、甲基四氢苯酐、2-乙基-4-甲基咪唑、以及593固化剂中的一种，所述环氧树脂固化剂与所述环氧树脂基体材料两者的质量比为6/100～80/100。5.一种环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，该方法是采用同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物对碳纳米管进行表面改性，得到改性碳纳米管；然后再将所述改性碳纳米管在环氧树脂中均匀分散，加入固化剂进行固化，从而得到环氧树脂复合材料。6.如权利要求5所述环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，该环氧树脂复合材料的制备方法具体包括以下步骤：(a)将初始碳纳米管置于硝酸和硫酸的混酸中氧化处理6～12h，所述初始碳纳米管与所述混酸之比为1g/50ml～1g/100ml，所述氧化处理的温度为60～90℃；然后经过去离子水稀释、过滤、去离子水洗涤后干燥，得到羧基化碳纳米管；其中，所述混酸中所述硝酸与所述硫酸的体积比为1/3～3/1，所述硝酸的质量百分浓度为65％～69％，所述硫酸的质量百分浓度为96～98％；(b)将所述步骤(a)得到的所述羧基化碳纳米管加入到亚硫酰氯中，在10℃～30℃的温度下超声分散30～60分钟后，在70～100℃下搅拌回流反应12～24小时；待所述搅拌回流反应结束后，经过滤、有机溶剂洗涤、以及干燥处理后即得到酰氯化碳纳米管；其中，所述羧基化改性碳纳米管与所述亚硫酰氯的用量比为1g/100ml～1g/200ml；(c)将所述步骤(b)得到的所述酰氯化碳纳米管加入到丙炔醇中，在10℃～30℃的温度下超声分散30～60分钟后，在70～100℃搅拌反应12～24小时；待反应结束后，经过滤、有机溶剂洗涤、以及干燥处理后即得表面带有三键的碳纳米管；其中，所述酰氯化碳纳米管与所述丙炔醇的用量比为1g/200ml～1g/500ml；(d)将带有叠氮基团的二硫代碳酸酯、丙烯酸酯、以及偶氮类引发剂加入到有机溶剂中，经液氮冷冻然后抽真空除气后，在65～85℃温度下反应12～24小时，再注入缩水甘油醚类化合物，继续反应6～12小时后，降温、沉淀，即得到端基为叠氮基团、且同时含柔性链与环氧刚性链的嵌段共聚物；其中，所述有机溶剂为1,4-二氧六环或四氢呋喃中的一种；所述丙烯酸酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：解孝林，刘经纬，叶昀昇，周兴平，薛志刚，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42