一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及复合材料技术领域，公开了一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料及其制备方法和应用。该复合材料中含有环氧树脂、改性石墨烯、改性碳化硅、固化剂和促进剂，以所述复合材料的总质量为基准，所述环氧树脂的含量为30

【技术实现步骤摘要】
一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环氧树脂(EP)作为三大通用热固性材料，具有质轻、强度大、粘结性强、形状、功能具有可设计性，然而树脂导电率低、导热性能、介电性能低，限制了环氧树脂的应用范围。
[0003]常用的改进方法主要有本征与填充型。本征高分子通过分子设计、在分子结构中引入基团或链段提高性能；填充是指加入填料粒子，提高环氧树脂复合物的性能。填充是最常用、最方便的方法，但是填料粒子与基体的相容性，是复合材料的最大问题。
[0004]CN110358256A公开了一种石墨烯/碳化硅复合增强树脂材料及其制备方法，该方法是分别将氧化石墨烯和碳化硅进行改性，然后将改性氧化石墨烯和改性碳化硅进行复合处理，得到耐磨性和耐腐蚀性好的复合增强树脂材料。
[0005]然而，在前述方法中氧化石墨烯、修饰物和树脂基体间能够形成稳定的化学键链接，同时改性碳化硅不同粒度的颗粒协同产生啮合强化作用，但是仍然存在碳化硅、石墨烯均与环氧树脂的相容性较差的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了克服现有技术中石墨烯改性环氧树脂存在碳化硅、石墨烯均与环氧树脂相容性较差的问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料，该复合材料中含有环氧树脂、改性石墨烯、改性碳化硅、固化剂和促进剂，以所述复合材料的总质量为基准，所述环氧树脂的含量为30
‑
50wt％，所述改性石墨烯的含量为11
‑
27.5wt％，所述改性碳化硅的含量为5.5
‑
22wt％，所述固化剂的含量为24
‑
40wt％，所述促进剂的含量为0.3
‑
2wt％；
[0008]所述改性石墨烯是将石墨烯经过硅烷偶联剂I改性得到的，所述改性碳化硅是将碳化硅经过硅烷偶联剂II改性得到的；
[0009]所述硅烷偶联剂I、所述硅烷偶联剂II各自独立地选自KH
‑
792、KH550和KH
‑
602中的至少一种。
[0010]优选情况下，所述改性石墨烯是由包括以下步骤的方法制备得到的：在溶剂I存在下，将石墨烯与所述硅烷偶联剂I进行超声分散I。
[0011]优选地，所述石墨烯与所述硅烷偶联剂I的用量质量比为1：0.05
‑
0.2。
[0012]优选情况下，所述改性碳化硅是由包括以下步骤的方法制备得到的：在溶剂II存在下，将碳化硅与所述硅烷偶联剂II进行超声分散II。
[0013]优选地，所述碳化硅与所述硅烷偶联剂II的用量质量比为1：0.05
‑
0.2。
[0014]优选情况下，所述固化剂选自甲基四氢邻苯二甲酸酐、二乙烯三胺、三乙烯四胺中
的至少一种。
[0015]优选情况下，所述促进剂选自2,4,6
‑
三(二甲氨基甲基)苯酚、苄基二甲胺、间苯二酚中的至少一种。
[0016]本专利技术第二方面提供一种制备第一方面所述的复合材料的方法，该方法包括：
[0017](1)将改性石墨烯、改性碳化硅和环氧树脂进行接触混合I，得到第一混合溶液，并将所述第一混合溶液进行干燥处理I，得到第二混合溶液；
[0018](2)将所述第二混合溶液、固化剂、促进剂进行接触混合II，得到第三混合溶液，并将所述第三混合溶液填充于模具中，得到固化前驱体；
[0019](3)将所述固化前驱体进行固化处理。
[0020]优选地，在步骤(1)中，所述接触混合I在超声条件下进行，且所述接触混合I的条件至少包括：超声频率为30
‑
40kHz，超声功率为180
‑
240W，超声时间为0.5
‑
1.5h。
[0021]优选地，在步骤(3)中，所述固化处理包括在温度为70
‑
90℃下进行的低温固化处理和在温度为110
‑
130℃下进行的高温固化处理。
[0022]优选情况下，在步骤(3)中，所述低温固化处理的条件还包括：时间为3
‑
5h。
[0023]优选情况下，在步骤(3)中，所述高温固化处理的条件还包括：时间为7
‑
9h。
[0024]本专利技术第三方面提供第一方面所述的复合材料在电子器件中的应用。
[0025]本专利技术采用硅烷偶联剂分别对石墨烯和碳化硅进行改性，并将改性后的石墨烯和碳化硅与环氧树脂进行复配，能够显著改善环氧树脂的介电常数、导热和导电性能。
具体实施方式
[0026]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0027]需要说明的是，在本专利技术的各方面中，针对各方面中的相同的组分，本专利技术仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本专利技术的限制。
[0028]如前所述，本专利技术的第一方面提供了一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料，该复合材料中含有环氧树脂、改性石墨烯、改性碳化硅、固化剂和促进剂，以所述复合材料的总质量为基准，所述环氧树脂的含量为30
‑
50wt％，所述改性石墨烯的含量为11
‑
27.5wt％，所述改性碳化硅的含量为5.5
‑
22wt％，所述固化剂的含量为24
‑
40wt％，所述促进剂的含量为0.3
‑
2wt％；
[0029]所述改性石墨烯是将石墨烯经过硅烷偶联剂I改性得到的，所述改性碳化硅是将碳化硅经过硅烷偶联剂II改性得到的；
[0030]所述硅烷偶联剂I、所述硅烷偶联剂II各自独立地选自KH
‑
792、KH550和KH
‑
602中的至少一种。
[0031]本专利技术的专利技术人在研究过程中发现，采用特定种类的硅烷偶联剂分别对石墨烯和碳化硅进行改性，并将改性后的石墨烯和碳化硅与环氧树脂复配，能够显著提高石墨烯、碳化硅与环氧树脂的相容性，从而获得介电常数、导热和导电性能优异的复合材料。
[0032]优选情况下，以所述复合材料的总质量为基准，所述环氧树脂的含量为40
‑
50wt％，所述改性石墨烯的含量为11
‑
16wt％，所述改性碳化硅的含量为5.5
‑
10wt％，所述固化剂的含量为30
‑
40wt％，所述促进剂的含量为0.4
‑
1wt％。专利技术人在研究过程中发现，采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性石墨烯基环氧树脂复合材料，其特征在于，该复合材料中含有环氧树脂、改性石墨烯、改性碳化硅、固化剂和促进剂，以所述复合材料的总质量为基准，所述环氧树脂的含量为30
‑
50wt％，所述改性石墨烯的含量为11
‑
27.5wt％，所述改性碳化硅的含量为5.5
‑
22wt％，所述固化剂的含量为24
‑
40wt％，所述促进剂的含量为0.3
‑
2wt％；所述改性石墨烯是将石墨烯经过硅烷偶联剂I改性得到的，所述改性碳化硅是将碳化硅经过硅烷偶联剂II改性得到的；所述硅烷偶联剂I、所述硅烷偶联剂II各自独立地选自KH
‑
792、KH550和KH
‑
602中的至少一种。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述改性石墨烯是由包括以下步骤的方法制备得到的：在溶剂I存在下，将石墨烯与所述硅烷偶联剂I进行超声分散I。3.根据权利要求2所述的复合材料，其特征在于，所述石墨烯与所述硅烷偶联剂I的用量质量比为1：0.05
‑
0.2。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的复合材料，其特征在于，所述改性碳化硅是由包括以下步骤的方法制备得到的：在溶剂II存在下，将碳化硅与所述硅烷偶联剂II进行超声分散II。5.根据权利要求4所述的复合材料，其特征在于，所述碳化硅与所述硅烷偶联剂II的用量质量比为1：0.05
‑
0.2。6.根据权利要求1
‑
5中任意...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖倩，宋亚滨，孙金梅，翟虎，林宏达，
申请(专利权)人：东旭科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：