弹性体复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种弹性体复合材料及其制备方法。该弹性体复合材料的制备方法包括如下步骤：在形成有碳纳米管阵列的第一基底及形成有改性物的第二基底上分别沉积碳纳米管阵列与改性物，改性物为热分解温度为300℃以下的高分子聚合物；及对形成有碳纳米管阵列的第一基底及形成有改性物的第二基底进行紫外光照射处理，得到改性碳纳米管阵列；在第二保护性气体氛围下，将改性碳纳米管阵列及前驱体混匀，并于325℃～330℃下反应15min～20min，成型，得到弹性体复合材料，前驱体为热分解温度为300℃以上的高分子聚合物。上述弹性体复合材料能够用于制备较优力学性能的弹性体复合材料。

【技术实现步骤摘要】
弹性体复合材料及其制备方法
本专利技术涉及纳米材料
，特别是涉及一种弹性体复合材料及其制备方法。
技术介绍
弹性体通常由一种基底聚合物与多种化学物质混合而成。弹性体具有长链和交联点结构，当受到拉伸时，长链结构在其可承受的范围内延伸；当拉伸力消失后，由于交联点的固定作用，使得长链又收缩回原来的状态。性能优良的弹性体的延伸率可达5％～700％。通常，弹性体需要在其中加入增强剂、硬化剂与防氧化剂等，以增强其力学性能和耐腐蚀性能。传统方法加入炭黑或玻璃纤维等，往往可以加强其拉伸模量(硬度)，然而同时会造成断裂形变度的下降。现阶段的工业中，需要高拉伸模量，高断裂形变度及低密度的弹性体作为原料，如应用到航空领域的轮胎，石油钻探、提炼领域的密封圈及防喷器等。为了适应这些工业需求，人们通过加入碳纳米管，以增强弹性体复合材料的拉伸模量和抗压缩能力。然而，由于碳纳米管具有团聚的性质，使得碳纳米管难以均匀分散，影响弹性体复合材料的力学性能。一些研究通过对碳纳米管进行改性以避免碳纳米管的团聚。传统的改性方式主要通过强酸或卤化物等物质与碳纳米管反应，虽然能够一定程度地改善碳纳米管的团聚，但是对碳纳米管的结构破坏严重，导致弹性体复合材料的力学性能仍不能满足实际需求。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种弹性体复合材料的制备方法，该制备方法能够制备具有较优力学性能的弹性体复合材料。此外，还提供一种弹性体复合材料。一种弹性体复合材料的制备方法，包括如下步骤：在第一基底上沉积碳纳米管阵列；在第二基底上沉积改性物，所述改性物为热分解温度为300℃以下的高分子聚合物；在第一保护性气体氛围下，对形成有所述碳纳米管阵列的所述第一基底及形成有所述改性物的所述第二基底进行紫外光照射处理，以使所述改性物和所述碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，所述紫外光的照射功率为15mW～35mW，所述紫外光为照射波长为150nm～350nm的单色窄带光，所述紫外光照射处理的时间为30min～60min；及在第二保护性气体氛围下，将所述改性碳纳米管阵列及前驱体混匀，并于325℃～330℃下反应15min～20min，成型，得到弹性体复合材料，所述前驱体为热分解温度为300℃以上的高分子聚合物。上述弹性体复合材料的制备方法通过将碳纳米管阵列和改性物置于紫外光下进行紫外光照射处理，并设定紫外光的照射功率为15mW～35mW，设定紫外光为照射波长为150nm～350nm的单色窄带光，使得改性物能够接枝到碳纳米管阵列的表面，以增大碳纳米管之间的距离，从而降低由于碳纳米管之间的范德华力所致的团聚，以得到易于分散的改性碳纳米管阵列，在将改性碳纳米管阵列、前驱体与硫系交联剂混合得到弹性体复合材料的过程中，由于改性物为热分解温度为300℃以下的高分子聚合物，前驱体为热分解温度为300℃以上的高分子聚合物，在升温的过程中，碳纳米管阵列与改性物之间的连接键断裂而使改性碳纳米管阵列恢复为碳纳米管阵列，以恢复碳纳米管阵列原始的优越力学性能，从而使得到的弹性体复合材料具有优异的力学性能，同时，上述制备方法不需要将碳纳米管阵列分散在溶剂中再进行后续处理，避免了使用有毒试剂而造成人体和环境的伤害。经试验验证，上述制备方法得到的弹性体复合材料的标准化拉伸模量为85.3～87.3，断裂伸长率为628％～660％，具有优异的力学性能。在其中一个实施例中，所述改性物选自聚甲基丙烯酸甲酯及聚甲醛中的至少一种；及/或，所述前驱体选自聚丁二烯及聚氯丁烯中的至少一种。在其中一个实施例中，所述改性碳纳米管阵列及所述前驱体的质量比为0.6:100～0.8:100。在其中一个实施例中，所述在第二保护性气体氛围下，将所述改性碳纳米管阵列及前驱体混匀，并于325℃～330℃下反应15min～20min的步骤包括：将所述改性碳纳米管阵列与第一溶剂混合，得到第一分散液，所述第一溶剂选自二氯苯、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、环己烷及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；将所述前驱体与第二溶剂混合，得到第二分散液，所述第二溶剂选自二氯苯、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、环己烷及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；及将所述第一分散液与所述第二分散液混合均匀，并以10℃/min～12℃/min的速度升温至325℃～330℃，且于325℃～330℃下反应15min～20min。在其中一个实施例中，所述改性碳纳米管阵列与所述第一溶剂的质量比为1:(100～150)，所述前驱体与所述第二溶剂的质量比为1:(1～3)。在其中一个实施例中，所述在第一基底上沉积碳纳米管阵列的步骤包括：在所述第一基底上沉积催化剂层；及在第三保护性气体氛围下，将形成有所述催化剂层的所述第一基底升温至550℃～900℃后，再通入碳源气体反应，得到所述碳纳米管阵列；所述碳源气体包括乙烯、氢气和氮气，所述乙烯、所述氢气和所述氮气的气体分压比为(25～40)：(1～10)：(70～80)。在其中一个实施例中，所述碳纳米管阵列为单壁碳纳米管阵列，所述碳纳米管阵列的长度为400μm～600μm，所述碳纳米管阵列中碳纳米管的直径为10nm～15nm；及/或，在所述第二基底上沉积的改性物的厚度为1mm～5mm；及/或，所述第一基底为镍片或铜片；及/或，所述第二基底为镍片或铜片。在其中一个实施例中，所述对形成有所述碳纳米管阵列的所述第一基底及形成有所述改性物的所述第二基底进行紫外光照射处理的步骤中，所述第一基底与所述第二基底放置于同一水平面，所述第一基底具有第一工作面，在所述第一工作面上形成碳纳米管阵列，所述第二基底具有第二工作面，在所述第二工作面上形成改性物，所述碳纳米管阵列与所述改性物在水平方向上形成不大于0.8mm的间隙。在其中一个实施例中，所述第一保护性气体选自氮气、氩气和氦气中的至少一种；及/或，所述第二保护性气体选自氮气、氩气和氦气中的至少一种。一种弹性体复合材料，由上述实施例所述的弹性体复合材料的制备方法制备得到。附图说明图1为实施例1的弹性体复合材料的扫描电镜图；图2为实施例1的碳纳米管阵列的XPS图；图3为实施例1的聚甲基丙烯酸甲酯的XPS图；图4为实施例1的改性碳纳米光阵列的XPS图；图5为实施例1和实施例7的弹性体复合材料的应力-应变对比曲线。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的较佳的实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容的理解更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。一实施方式的弹性体复合材料的制备方法，包括如下操作S110～S140：S110、在第一基底上沉积碳纳米管阵列。在其中一个实施例中，第一基底为镍片或铜片。第一基底的主要作用在于对承载碳纳米管阵列，而镍片及铜片对于碳纳米管阵列的稳定性好，不会与碳纳米管阵列发生反应。在其中一个实施例中，第一基底的尺寸为2英寸，当然，在其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在第一基底上沉积碳纳米管阵列；在第二基底上沉积改性物，所述改性物为热分解温度为300℃以下的高分子聚合物；在第一保护性气体氛围下，对形成有所述碳纳米管阵列的所述第一基底及形成有所述改性物的所述第二基底进行紫外光照射处理，以使所述改性物和所述碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，所述紫外光的照射功率为15mW～35mW，所述紫外光为照射波长为150nm～350nm的单色窄带光，所述紫外光照射处理的时间为30min～60min；及在第二保护性气体氛围下，将所述改性碳纳米管阵列及前驱体混匀，并于325℃～330℃下反应15min～20min，成型，得到弹性体复合材料，所述前驱体为热分解温度为300℃以上的高分子聚合物。

【技术特征摘要】
1.一种弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：在第一基底上沉积碳纳米管阵列；在第二基底上沉积改性物，所述改性物为热分解温度为300℃以下的高分子聚合物；在第一保护性气体氛围下，对形成有所述碳纳米管阵列的所述第一基底及形成有所述改性物的所述第二基底进行紫外光照射处理，以使所述改性物和所述碳纳米管阵列进行接枝反应，得到改性碳纳米管阵列，所述紫外光的照射功率为15mW～35mW，所述紫外光为照射波长为150nm～350nm的单色窄带光，所述紫外光照射处理的时间为30min～60min；及在第二保护性气体氛围下，将所述改性碳纳米管阵列及前驱体混匀，并于325℃～330℃下反应15min～20min，成型，得到弹性体复合材料，所述前驱体为热分解温度为300℃以上的高分子聚合物。2.根据权利要求1所述的弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性物选自聚甲基丙烯酸甲酯及聚甲醛中的至少一种；及/或，所述前驱体选自聚丁二烯及聚氯丁烯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述改性碳纳米管阵列及所述前驱体的质量比为0.6:100～0.8:100。4.根据权利要求1所述的弹性体复合材料的制备方法，其特征在于，所述在第二保护性气体氛围下，将所述改性碳纳米管阵列及前驱体混匀，并于325℃～330℃下反应15min～20min的步骤包括：将所述改性碳纳米管阵列与第一溶剂混合，得到第一分散液，所述第一溶剂选自二氯苯、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、环己烷及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；将所述前驱体与第二溶剂混合，得到第二分散液，所述第二溶剂选自二氯苯、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、氯仿、丙酮、甲基乙基酮、异丙醇、环己烷及N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；及将所述第一分散液与所述第二分散液混合均匀，并以10℃/min～12℃/min的速度升温至325℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓飞，
申请(专利权)人：深圳烯湾科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44