【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环氧树脂复合材料，尤其涉及一种go-sio2三维点平面纳米材料增韧环氧树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、环氧树脂(ep)已被公认为最广泛使用的具有战略意义的热固性材料，因为ep是一种具有优异的力学性能、热稳定性、低收缩性、电绝缘性、强粘接性、摩擦学性能和耐化学腐蚀性能的重要有机基体。ep广泛应用于化工、轻工、水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等工业领域。在国内，ep主要应用领域是涂料、电子电汽、复合材料和胶黏剂行业。然而，ep的超高交联密度导致的固有脆性和较差的抗裂纹扩展能力限制了其应用。因此，对ep进行增韧改性是必不可少的环节。ep最常用的增韧剂主要是有机纳米粒子，包括核壳粒子、球形橡胶粒子、液体橡胶、玻璃微珠、超支化聚合物及其组合。这种类型的填料可以提高ep的韧性，代价是降低其他重要性能。为了在不牺牲其他性能的情况下同时提高韧性和强度，除有机纳米颗粒外，无机纳米颗粒对ep也能起到增韧作用。常用的无机纳米颗粒有碳纳米管、石墨烯、纤维、有机粘土、剥离蒙脱土、二氧化硅、氧化铝等。在制备高性能环氧纳米复合材料的各种纳米填料中，石墨烯碳纳米材料由于其独特的物理性能而更具吸引力。
2、氧化石墨烯(go)作为石墨烯的氧化物，内部骨架上含有大量的羟基和环氧基等含氧基团，而其片层边缘也有大量的羰基和羧基。go作为一种理想的纳米填料，可以与ep基体复合，提高其力学性能、防腐性能和热性能等。但是，由于π-π堆积效应和范德华力，go薄片容易在ep基体中发生不可逆的严重团聚，从而导致go薄片与ep之间的相互
3、近年来，基于go的三维点平面结构的纳米杂化材料在增强树脂性能或赋予树脂一些特殊功能方面成为树脂基复合材料的研究热点之一。go平面上不同的无机纳米材料通过共价/非共价的方式与go材料建立联结，相互协同，赋予其更优异的性能。例如低成本的纳米sio2具有许多优异的性能，如高强度，高韧性，耐腐蚀和耐高温。但是纳米sio2由于其比表面积和极性较高，易于团聚。如果将纳米sio2与go片层实现有效的键合，go表面的纳米sio2不仅保留了原有的功能特性，而且避免了纳米sio2的聚集，改变了go纳米片在树脂中紧密堆积的状态。因此，纳米杂化材料在树脂基复合材料中能起到协同增强的作用，使得复合树脂在力学、防腐、热学性能等方面表现更加突出。然而，由于sio2在go表面的覆盖作用下，使得原本位于go表面的一些官能团被消除，会导致其与ep基体的相互作用减弱。因此，为了改善go-sio2与ep基体的相互作用，有必要对go-sio2杂化材料的结构进行调控。而且一般来说，通过溶胶-凝胶法、水热法和静电组装等方法制备的go-sio2杂化材料可以有效地促进go与sio2之间的协同作用，但生产成本高、时间长、污染等限制了杂化材料在该领域的发展。
4、因此，有必要提供一种制备方法简单，且与ep相容性好，增强增韧作用优异的go-sio2杂化材料，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种go-sio2三维点平面纳米材料增韧环氧树脂复合材料及其制备方法，通过go-sio2三维点平面纳米材料提高go-sio2在ep中的分散性，并通过go-sio2与树脂基体的界面作用对环氧树脂复合材料起到良好的增韧效果。而且，操作过程中无有机溶剂参与，因此在固化前不需要进行去除溶剂操作，简化了工艺步骤，提高了产品性能，并且不会产生有害物质，对环境无污染。
2、为实现上述目的，第一方面，本专利技术提供一种go-sio2增韧环氧树脂复合材料，包括环氧树脂(ep)、go-sio2三维点平面纳米材料和固化剂；通过熔融共混法制备；
3、所述go-sio2三维点平面纳米材料包括：巯基锚定(化学修饰)的go和环氧基锚定的sio2，且所述巯基锚定的go和环氧基锚定的sio2之间通过点击化学法进行共价杂化。
4、本专利技术采用环氧基锚定的sio2纳米颗粒对巯基锚定的go微米片进行巯基-环氧基共价杂化，如此得到的go-sio2三维点平面纳米材料与ep的界面相容性显著提高，使得其能够通过熔融共混与ep进行混合，且不会影响其分散性，从而既能提高ep的机械强度和韧性，又能省去溶剂添加和去除步骤，减少溶剂残留对复合材料性能的影响。
5、进一步的，所述点击化学法包括：将所述巯基锚定的go(sgo)和环氧基锚定的sio2(o-sio2)在催化剂作用下搅拌反应，得到sio2修饰的go，即为所述go-sio2三维点平面纳米材料。通过巯基和环氧基的共价交联，得到go-sio2三维点平面纳米材料，制备方法简单，可重复性高，便于规模化制备。
6、所述巯基锚定的go和环氧基锚定的sio2的质量比为(1～2)：(0.2～1)，例如为1:0.2，1:0.5，1:1，1.5:0.5，1.5:1，2:0.2，2:0.5等。通过两者质量比的调控，能够对其分散性和增韧性进行调控。
7、进一步的，所述催化剂包括4-二甲基氨基吡啶；进一步的，所述搅拌反应的温度为105～110℃。
8、具体的，所述点击化学法包括：将1～2g sgo加入到500～1000ml dmf中，超声处理30～60min形成均匀悬浮液。然后，将0.2～1go-sio2加入到上述悬浮液中，再超声处理30～60min形成均匀的悬浮液。最后，加入4-二甲基氨基吡啶(dmap)催化剂，在105～110℃搅拌反应6～8h。将go-sio2产物离心并用无水乙醇和去离子水洗涤五次，在60～80℃下烘干24～48h，得到sio2修饰的go(go-sio2)。
9、进一步的，所述巯基锚定的go为巯基硅烷偶联剂修饰的go；所述巯基硅烷偶联剂包括：3-巯基丙基三甲氧基硅烷(kh590)、3-巯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种；
10、进一步的，所述巯基硅烷偶联剂修饰的go的制备方法包括：将go分散在乙醇中；在ph值为4～5的条件下，使巯基硅烷偶联剂在蒸馏水中充分水解；然后将水解后的巯基硅烷偶联剂和go分散液混合，并在70～80℃下搅拌反应；最后将产物离心、洗涤，然后烘干，得到巯基硅烷偶联剂修饰的go。
11、具体的，首先，在500～1000ml乙醇中加入1～2g go搅拌30～60min(转速控制在200～500r/min)，超声1～2h(超声功率为100～150w，超声处理时间为60～120min)，使go均匀分散在乙醇溶液中；取10～20ml kh590和50～100ml去离子水于烧杯中，加入乙酸调节ph到4～5，搅拌1～3h，使kh590充分水解，然后将水解后的kh590通过恒压分液漏斗缓慢滴加到go分散液中，在70～80℃下搅拌反应6～8h。最后将产物离心(离心处理的时间为10～30min，转速为3000～5000r/min)，并用无水乙醇洗涤2～5次和蒸馏水洗涤2～5次，然后在60～80℃烘干24～48h，得到本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，以环氧树脂、GO-SiO2三维点平面纳米材料和固化剂为主要原料采用熔融共混法制得；
2.根据权利要求1所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述点击化学法包括：将所述巯基锚定的GO和环氧基锚定的SiO2在催化剂作用下搅拌反应，得到SiO2修饰的GO，即为所述GO-SiO2三维点平面纳米材料；
3.根据权利要求2所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述催化剂包括4-二甲基氨基吡啶；
4.根据权利要求1所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述巯基锚定的GO为巯基硅烷偶联剂修饰的GO；所述巯基硅烷偶联剂包括：3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种；
5.根据权利要求1所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧基锚定的SiO2为环氧基硅烷偶联剂修饰的SiO2；所述环氧基硅烷偶联剂包括：3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种。
6.根据权
7.根据权利要求1-6中任一项所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述GO-SiO2三维点平面纳米材料的添加量为所述环氧树脂质量的0.01～0.5wt.％；优选为0.1～0.5wt.％；
8.根据权利要求7所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧树脂包括E51、E44或NPEL-128；
9.一种权利要求1-8中任一项所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括：将环氧树脂加热至60～100℃，然后加入消泡剂和所述GO-SiO2三维点平面纳米材料，搅拌并超声处理，接着加入固化剂，搅拌均匀后脱泡，最后倒入模具中固化，得到GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料。
10.根据权利要求9所述的GO-SiO2增韧环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述超声处理的功率为100～150W，超声时间为60～120min；
...【技术特征摘要】
1.一种go-sio2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，以环氧树脂、go-sio2三维点平面纳米材料和固化剂为主要原料采用熔融共混法制得；
2.根据权利要求1所述的go-sio2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述点击化学法包括：将所述巯基锚定的go和环氧基锚定的sio2在催化剂作用下搅拌反应，得到sio2修饰的go，即为所述go-sio2三维点平面纳米材料；
3.根据权利要求2所述的go-sio2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述催化剂包括4-二甲基氨基吡啶；
4.根据权利要求1所述的go-sio2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述巯基锚定的go为巯基硅烷偶联剂修饰的go；所述巯基硅烷偶联剂包括：3-巯基丙基三甲氧基硅烷、3-巯基丙基三乙氧基硅烷中的一种或两种；
5.根据权利要求1所述的go-sio2增韧环氧树脂复合材料，其特征在于，所述环氧基锚定的sio2为环氧基硅烷偶联剂修饰的sio2；所述环氧基硅烷偶联剂包括：3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基三乙氧基硅烷中的一种或两...
【专利技术属性】
技术研发人员：王肇嘉，张旭，郝齐国，刘爽，虞晟阳，张鹏宇，王小梅，任智彬，毛志毅，赵睿琪，李润丰，黄谦，
申请(专利权)人：北京建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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