一种环氧树脂吸波复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种环氧树脂吸波复合材料及其制备方法，包括：将纳米粒子与硅烷偶联剂的溶液混合，得到混合溶液，加入去离子水和乙酸，调节混合溶液的pH值，再进行离心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到带有活性氨基的纳米粒子；在带有活性氨基的纳米粒子中加入酸酐化合物，反应之后去除未反应的酸酐化合物，得到带有活性酸酐基团的纳米粒子；以及将带有活性酸酐基团的纳米粒子与环氧树脂混合，固化成型，得到环氧树脂吸波复合材料。

A kind of epoxy resin microwave absorbing composite and its preparation method

The invention provides an epoxy resin absorbing composite material and a preparation method thereof, which includes: mixing nanoparticles with the solution of silane coupling agent to obtain a mixed solution, adding deionized water and acetic acid, adjusting the pH value of the mixed solution, centrifuging and washing until the solution after washing is neutral, and obtaining nanoparticles with active amino groups; The nano-particles with active anhydride group were obtained by adding anhydride compound into rice particles and removing the unreacted anhydride compound after reaction. The nano-particles with active anhydride group were mixed with epoxy resin and cured to form epoxy resin absorbing composite.

【技术实现步骤摘要】
一种环氧树脂吸波复合材料及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，更具体地，涉及一种环氧树脂吸波复合材料及其制备方法。
技术介绍
环氧树脂具有比其它树脂更好的力学、电绝缘等性能，因此在复合材料领域具有很大的应用价值，为了增加环氧树脂的吸波性能，现有技术中通常在环氧树脂中直接添加吸波剂、磁性填料等，通过加热降低粘度，快速混合均匀，然后添加固化剂固化，得到环氧树脂吸波复合材料。但是该方法缺点是树脂体系稳定性差，易发生沉降，影响使用。此外，由于填料的量增加，使复合材料的力学性能降低，减少使用范围。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术采用具有胺基的硅烷偶联剂以及酸酐化合物对吸波剂铁纳米粒子的表面进行改性，在保留铁纳米粒子的独特性质的同时，有效解决了铁纳米粒子在复合过程中的极易团聚问题，使得铁纳米粒子能够均匀的分散在其它基体中，提高了铁纳米粒子与树脂之间的相容性，同时，通过对铁纳米粒子表面引入活性基团，提高了铁纳米粒子的表面活性，因此，有效提高了复合材料力学性能、吸波性能和介电性能。此外，改性的铁纳米粒子可以通过共价键增强界面间的粘结力，使得其可以与树脂基体更有效的结合，从而提高了复合材料的稳定性。本专利技术提供了一种环氧树脂吸波复合材料的制备方法，包括以下步骤：将纳米粒子与硅烷偶联剂的溶液混合，得到混合溶液，加入去离子水和乙酸，调节混合溶液的pH值，再进行离心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到带有活性氨基的纳米粒子；在带有活性氨基的纳米粒子中加入酸酐化合物，反应之后去除未反应的酸酐化合物，得到带有活性酸酐基团的纳米粒子；以及将带有活性酸酐基团的纳米粒子与环氧树脂混合，固化成型，得到环氧树脂吸波复合材料。在上述方法中，纳米粒子包括铁纳米粒子。在上述方法中，硅烷偶联剂包括KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、A-1120(N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)和A-1130(三氨基硅烷)的一种或多种，硅烷偶联剂的溶液包括硅烷偶联剂的乙醇溶液、硅烷偶联剂的甲醇溶液或硅烷偶联剂的异丙醇溶液。在上述方法中，硅烷偶联剂在硅烷偶联剂的溶液中的质量分数为5％～15％。在上述方法中，纳米粒子与硅烷偶联剂的质量比为16～24:1～5。在上述方法中，pH值为4.5～5.5。在上述方法中，酸酐化合物包括均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酸酐、N,N’-二酸酐二苯基甲烷和苯六甲酸三酐的一种或多种。在上述方法中，带有活性氨基的纳米粒子与酸酐化合物的质量比为1～100:1～100。在上述方法中，在冰浴中，在带有活性氨基的纳米粒子的有机溶剂中加入酸酐化合物，之后升温至80～100℃；有机溶剂包括含有羟基和醚基的有机溶剂。在上述方法中，带有活性酸酐基团的纳米粒子与环氧树脂的质量比为0.2～0.8:0.8～1.2。在上述方法中，还包括，在将带有活性酸酐基团的纳米粒子与环氧树脂混合之后，加入固化剂，固化剂与环氧树脂的质量比为0.3～0.5:0.8～1.2，固化剂包括邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和甲基四氢邻苯二甲酸酐的一种或多种。本专利技术还提供了一种根据上述方法制备的环氧树脂吸波复合材料。通过本专利技术的方法制备的环氧树脂吸波复合材料，通过对铁纳米粒子的表面进行改性，解决了在环氧树脂中直接添加吸波剂时引起的树脂体系稳定性差以及随着吸波剂用量的增加，复合材料力学性能降低的问题。在本专利技术中，质量分数为5％～15％的硅烷偶联剂溶液促进了硅烷偶联剂在材料表面的分散，同时有利于硅烷偶联剂的分解，分解后的硅烷偶联剂在pH值为4.5～5.5的条件下可以有效地与铁纳米粒子表面的羟基发生链接，成功地在铁纳米粒子表面链接上活性氨基，形成带有活性氨基的铁纳米粒子，增大了铁纳米粒子表面的表面积以及表面活性；此外，由于酸酐化合物中含有活性酸酐基团，活性酸酐基团在80～100℃的高温下可以较好地与表面带有氨基的铁纳米粒子中的氨基反应，生成接枝共聚物，该接枝共聚物可以通过共价键增强界面间的粘结力，因此，可以提高复合材料的稳定性；并且，通过在铁纳米粒子表面接枝长链基团，增加分子粒径，使得铁纳米粒子的表面积进一步增大，减少了铁纳米粒子之间的团聚现象，提高了铁纳米粒子的分散性。因此，带有活性酸酐基团的铁纳米粒子提高了铁纳米粒子与树脂之间的相容性以及表面活性，有效提高了复合材料的力学性能、吸波性能和介电性能；再者，带有活性酸酐基团的铁纳米粒子本身可以作为固化剂参与固化，同时，酸酐类固化剂的加入进一步提高了该复合材料的稳定性。附图说明图1是环氧树脂吸波复合材料的制备流程示意图。具体实施方式下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。本专利技术选用环氧树脂为基体、通过对铁纳米粒子进行表面改性，提高了铁纳米粒子填料与环氧树脂之间的相容性，使得制备的复合材料稳定性好，力学性能、吸波性能和介电性能高，具体步骤如下：将铁纳米粒子与质量分数为5％～15％的硅烷偶联剂的溶液混合，得到混合溶液，加入去离子水和乙酸，调节混合溶液的pH值为4.5～5.5，在40～80℃的水浴中超声震荡和机械搅拌40～80min，使得混合更加充分，再进行多次离心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，将混合物60～100℃真空干燥10～14h，得到带有活性氨基的铁纳米粒子；其中，硅烷偶联剂包括KH550、A-1120和A-1130的一种或多种，硅烷偶联剂的溶液包括硅烷偶联剂的乙醇溶液、硅烷偶联剂的甲醇溶液或硅烷偶联剂的异丙醇溶液，铁纳米粒子与所述硅烷偶联剂的质量比为16～24:1～5。在冰浴中，在带有活性氨基的纳米粒子的有机溶剂(有机溶剂的加入量能溶解带有活性氨基的纳米粒子即可)中搅拌滴加酸酐化合物，之后升温至80～100℃反应40～55h；有机溶剂包括含有羟基和醚基的有机溶剂(如二甲基亚砜)，反应结束后用极性溶剂(如乙酸乙酯、氯仿)去除未反应的酸酐化合物，60～100℃真空干燥10～14h，得到带有活性酸酐基团的铁纳米粒子；其中，酸酐化合物包括均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酸酐、N,N’-二酸酐二苯基甲烷和苯六甲酸三酐的一种或多种。带有活性氨基的铁纳米粒子与酸酐化合物的质量比为1～100:1～100；以及将所述带有活性酸酐基团的铁纳米粒子与环氧树脂混合，升温至80～100℃并以3000～4000r/min快速搅拌，加入固化剂，130～160℃固化成型，得到所述环氧树脂吸波复合材料；带有活性酸酐基团的铁纳米粒子与环氧树脂的质量比为0.2～0.8:0.8～1.2，固化剂与环氧树脂的质量比为0.3～0.5:0.8～1.2，固化剂包括邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐、甲基纳迪克酸酐、六氢邻苯二甲酸酐和甲基四氢邻苯二甲酸酐的一种或多种。实施例1将20g铁纳米粒子与质量分数为10％的硅烷偶联剂KH550(1g)的乙醇溶液混合，得到混合溶液，加入去离子水和乙酸，调节混合溶液的pH值为4.5～5.5，在60℃的水浴中超声震荡和机械搅拌60min，使得混合更加充分，再进行多次离心、水洗，直至呈中性，将混合物在真空干燥箱中80℃真空干燥12h，得到带有活性氨基的铁纳米粒子；在冰浴中，在8g带有活性氨基的纳米粒子的有机溶剂中搅拌滴加17g均苯四酸二酐本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备环氧树脂吸波复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将纳米粒子与硅烷偶联剂的溶液混合，得到混合溶液，加入去离子水和乙酸，调节所述混合溶液的pH值，再进行离心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到带有活性氨基的纳米粒子；在所述带有活性氨基的纳米粒子中加入酸酐化合物，反应之后去除未反应的酸酐化合物，得到带有活性酸酐基团的纳米粒子；以及将所述带有活性酸酐基团的纳米粒子与环氧树脂混合，固化成型，得到所述环氧树脂吸波复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种制备环氧树脂吸波复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：将纳米粒子与硅烷偶联剂的溶液混合，得到混合溶液，加入去离子水和乙酸，调节所述混合溶液的pH值，再进行离心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到带有活性氨基的纳米粒子；在所述带有活性氨基的纳米粒子中加入酸酐化合物，反应之后去除未反应的酸酐化合物，得到带有活性酸酐基团的纳米粒子；以及将所述带有活性酸酐基团的纳米粒子与环氧树脂混合，固化成型，得到所述环氧树脂吸波复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米粒子包括铁纳米粒子。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括KH550、A-1120和A-1130的一种或多种，所述硅烷偶联剂的溶液包括硅烷偶联剂的乙醇溶液、硅烷偶联剂的甲醇溶液或硅烷偶联剂的异丙醇溶液。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂在所述硅烷偶联剂的溶液中的质量分数为5％～15％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述纳米粒子与所述硅烷偶联剂的质量比为16～24:1～5。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH值为4.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：洛阳尖端技术研究院，洛阳尖端装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41