碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法。本发明专利技术将碳纳米管经过羧基功能化后，在碳纳米管上引入二元胺或多元胺，将得到的氨基化的碳纳米管与羧基化的碳纤维反应，得到表面接枝有碳纳米管的碳纤维，再将表面接枝有碳纳米管的碳纤维进行后胺化处理，引入二元胺或多元胺，得到氨基化碳纤维表面接枝有碳纳米管的增强体；将碳纳米管与聚酰亚胺树脂均匀混合，再与功能化的碳纤维增强体通过一定方式复合，得到碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料。本发明专利技术反应步骤简单可控，利用碳纳米管的强度和韧性强韧化碳纤维，改善碳纤维与树脂基体的粘结性能，提高复合材料的界面粘结强度。本发明专利技术所得产物可以应用在机械电子、航空航天、风力发电以及交通运输等领域，极大的拓宽了聚酰亚胺的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，具体涉及一种。
技术介绍
聚酰亚胺是综合性能非常优异的材料，是一类主链上含有酰亚胺环的高分子材料，具有非常优良的耐热性、耐低温性、耐溶剂性、自润滑性以及阻燃等特性。被广泛地应用于光伏材料、非线性光学材料，宇宙飞船、卫星或太空飞行器等的耐高温材料，航空航天、汽车、机电等方面的先进结构复合材料、电气绝缘材料、耐高温胶粘剂等，是当前微电子信息领域中最好的封装和涂覆材料之一。以聚酰亚胺作基体树脂，来制备综合性能优良的树脂基电池极板、电磁屏蔽板正成为导电复合材料研究领域的新热点。碳纳米管以其特有的力学性能、电学性能、热学性能和化学性能引起了世界各国化学、物理、材料学界人士的极大关注，在科学基础研究及应用研究中倍受青睐。碳纳米管的表面能较高，容易发生团聚，使它在聚合物中难以均勻分散。如何均勻分散碳纳米管并增强碳纳米管与基体材料界面间的结合作用，是提高复合材料各项性能的关键。碳纤维具有高比强度、高比模量、耐疲劳、抗蠕变和热膨胀系数小等一系列优异的性能，使其成为近年来最重要的增强材料之一，己广泛用于航空航天、军事工业和体育运动器材等领域。但是由于碳纤维表面惰性大、表本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（１）称取０．１～１×１０ｇ干燥的碳纳米管和１０～１×１０４ｍＬ无机酸混合，在１～１２０ｋＨｚ超声波或１０　ｒ／ｍｉｎ～１０６　ｒ／ｍｉｎ的离心速度搅拌下处理１～２４小时，然后加热至２０～１５０℃，反应１～４８小时，经去离子水稀释洗涤，微孔滤膜抽滤，洗涤至滤液为中性，在温度为２５～１５０℃下真空干燥１～４８小时，得到纯化的碳纳米管；（２）将１～１×１０２ｇ干燥的碳纤维和强氧化性酸１～１×１０４ｍＬ混合，在１～１２０ｋＨｚ超声波下处理０．１～１２小时，然后加热到２５～１２０℃，搅拌并回流反应０．２～１２小时，经...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下(1)称取0.1 1 X IOg干燥的碳纳米管和10 1 X IO4HIL无机酸混合，在广120kHz超声波或10 r/mirTlO6 r/min的离心速度搅拌下处理1 24小时，然后加热至20 150°C， 反应1 48小时，经去离子水稀释洗涤，微孔滤膜抽滤，洗涤至滤液为中性，在温度为25 150°C下真空干燥1 48小时，得到纯化的碳纳米管；(2)将1 1X IO2g干燥的碳纤维和强氧化性酸1 1 X IO4HiL混合，在广120kHz超声波下处理0. 1 12小时，然后加热到25 120°C，搅拌并回流反应0. 2 12小时，经去离子水洗涤，滤纸抽滤，洗涤至滤液呈中性，在25 150°C温度下真空干燥1 48小时，得到酸化的碳纤维；(3)将步骤(1)中得到的纯化碳纳米管0.1 1 X IOg和强氧化性酸1 1 X IO3HiL混合，在广120kHz超声波下处理0. 1 80小时，然后加热到25 120°C，搅拌并回流反应1 80小时，经去离子水稀释洗涤，超微孔滤膜抽滤，洗涤至滤液呈中性，在25 200°C温度下真空干燥1 48小时，得到酸化的碳纳米管；(4)将步骤(3)所得酸化的碳纳米管0.1 1 X 10g、二元胺或多元胺1 1 X 103g、有机溶剂1 1 X IO3HiL和缩合剂0. 1 1 X IOg混合，以广120kHz超声波处理0. 1 96小时， 在25 220°C温度下反应1 96小时后，抽滤并洗涤，在25 200°C温度下真空干燥1 48 小时，得到氨化的碳纳米管；(5)将步骤(4)所得氨基化的碳纳米管0.1 lXlOg、步骤(2)所得的酸化碳纤维 1 1 X 102g、有机溶剂1 1 X 103mL和缩合剂0. 1 1 X IOg混合，以1 120kHz超声波处理0. 1 12小时，在温度为25 220°C下反应0. 1 96小时后，往其中添加二元胺或多元胺0. 1 1 X IO2g和缩合剂0 1 X IOg再反应1 96小时，抽滤并洗涤，在25 200°C温度下真空干燥1 48小时，得到的碳纤维表面接枝有氨基和碳纳米管；(6)将步骤(4)所得氨基化的碳纳米管0.1 IXlOg和1 IX IO3g聚酰亚胺树脂混合均勻，在温度为25 200°C下反应0. 1 24小时后，再与功能化的碳纤维增强体1 IXlO2g经真空模压除泡，在温度为50 400°C下反应0. 5 48小时，得到碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料。2.根据权利要求1所述的碳纳米管及功能化碳纤维增强聚酰亚胺复合材料的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述碳纳米管包括化学气相沉积法、电弧放电法、太阳能法、模板法或激光蒸发法中的任一种制备的单壁或多壁碳纳米管或其以任意比例混合的混合物。3.根据权利要求1所述的碳纳米管及功能化...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱军，王宗明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31