本发明专利技术属于纳米技术领域，具体涉及一种功能化玻璃纤维增强双马来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纯化，再进行羧基化，酰化后，将酰化的碳纳米管与带有活性氨基的偶联剂反应，得到碳纳米管表面接枝有偶联剂，再将表面接枝有偶联剂的碳纳米管与玻璃纤维反应，得到功能化玻璃纤维增强体；最后将得到的增强体和双马来酰亚胺树脂复合，得到玻璃纤维增强双马来酰亚胺复合材料。本发明专利技术反应步骤简单，利用碳纳米管的强度和韧性改性玻璃纤维，制备的增强体可以强韧化树脂基体，显著提高复合材料的界面粘结强度以及复合材料的各项力学性能。本发明专利技术制备的复合材料可以广泛应用于航空航天、汽车船舶、交通运输、机械电子以及民用等技术领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于纳米
，具体涉及一种。
技术介绍
双马来酰亚胺树脂是以BMI为活性端基的双官能团化合物。其树脂具有与典型热固性树脂相似的流动性和可模塑性，在加热或催化剂作用下可以交联固化，具有优异的耐热性、电绝缘性、阻燃性、良好的力学性能、尺寸稳定性，机械性能，耐潮湿、耐化学品和耐宇宙射线等；而且加工性能良好、成型工艺灵活、原材料来源广泛以及成本低廉等，是一类理想的先进复合材料基体树脂；已广泛应用于航天航空、机械电子和交通运输等部门，如制作机械零件、内饰结构和耐高温胶黏剂等。玻璃一般人之观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具玻璃纤维有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，具有绝缘性好、耐热性强、 抗腐蚀性好，机械强度高等优点。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种。本专利技术提出的是经过纯化，再进行羧基化，酰化后，将酰化的碳纳米管与带有活性氨基的偶联剂反应，得到碳纳米管表面接枝有偶联剂，再将表面接枝有偶联剂的碳纳米管与玻璃纤维反应，得到功能化玻璃纤维增强体；最后将得到的增强体和双马来酰亚胺树脂复合，得到玻璃纤维增强双马来酰亚胺复合材料。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0. 1 M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，洗涤至滤液呈中性，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超声波或10 r/mirTlO6 r/min的离心速度搅拌下处理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；(3)将步骤(2)所得酸化的碳纳米管0.1 IXlOg与酰化试剂1 lXl(^g混合， 以广120kHz超声波或10 r/mirTlO6 r/min的离心速度搅拌下处理0.广80小时后，加热到 25 220°C，搅拌并回流反应0. 5 100小时，抽滤并洗涤除去酰化试剂及副产物，得到酰化的碳纳米管；(4)将步骤(3)所得酰化的碳纳米管0. 1 1 X IOg与1 1 X 103mL的偶联剂混合，以广120kHz超声波或10 r/mirTlO6 r/min的离心速度搅拌下处理0.广80小时后，在5 200°C 温度下反应0. 5 48小时，过滤并洗涤，在25 200°C温度下真空干燥0. 1 48小时，得到碳纳米管表面接枝有偶联剂。(5)将步骤(4)所得表面接枝有偶联剂的碳纳米管0. 1 IX IOg和1 lXl(fmL 有机溶剂混合，以广120kHz超声波或搅拌处理1分钟 M小时，使表面接枝有偶联剂的碳纳米管均勻分散在有机溶剂中，在5 150°C温度下，加入干燥的玻璃纤维1 IXlO3g,反应1分钟 96小时后，过滤并洗涤，在25 200°C温度下真空干燥0. 1 48小时，得到功能化玻璃纤维增强体。(6)将步骤(5)得到的表面接枝有碳纳米管的玻璃纤维增强体1 lX102g、双马来酰亚胺树脂1 1 X IO3g和共聚改性体1 1 X IO3g经模压复合成型，在温度为90 280°C下真空除泡反应0. 5 48小时，得到功能化玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料。本专利技术中，步骤(1)中所述碳纳米管为电弧放电、化学气相沉淀、模板法、太阳能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以其任意比例混合的混合物。本专利技术中，步骤(1)中所述无机酸为1 35%重量酸浓度的硝酸、1 55%重量酸浓度的硫酸或1 50%重量酸浓度的盐酸中任一种或其多种混合液。本专利技术中，步骤O)中所述强氧化性酸均为0. 1 70%重量酸浓度硝酸、1 100%重量酸浓度硫酸、1 / 100 100 / 1摩尔比高锰酸钾和硫酸混合溶液、1 / 100 100 / 1摩尔比硝酸和硫酸混合溶液、1 / 100 100 / 1摩尔比高锰酸钾和硝酸混合溶液、 1 / 100 100 / 1摩尔比过氧化氢和硫酸混合液、1 / 100 100 / 1摩尔比过氧化氢和盐酸混合液或1 / 100 100 / 1摩尔比过氧化氢和硝酸混合液中任一种或其多种组合。本专利技术中，步骤(3)中所述酰化试剂为二氯亚砜、三氯化磷、五氯化磷、亚硫酰氯、 三溴化磷、五溴化磷或亚硫酰溴中任一种或其多种组合。本专利技术中，步骤(4)中所述偶联剂为铬络合物偶联剂、锆类偶联剂、硅烷类偶联剂、钛酸脂类偶联剂、铝酸酯类偶联剂、马来酸酐及其接枝共聚物类偶联剂、聚氨酯类偶联剂或嵌段聚合物类偶联剂中至少有一端带有活性氨基的偶联剂中任一种或其多种组合。本专利技术中，步骤(5)中所述玻璃纤维为长纤维、短纤维或编织纤维中任一种或其多种组合。本专利技术中，步骤(5)中所述有机溶剂为苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、丁基甲苯、全氯乙烯、三氯乙烯、乙烯基甲苯、乙烯乙二醇醚、二氯甲烷、二硫化碳、磷酸三邻甲酚、甲醇、乙醇、异丙醇、环己烷、环己酮、甲苯环己酮、乙醚、环氧丙烷、丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙腈、吡啶、氯苯、二氯苯、二氯甲烷、三氯甲烷、 四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯、三氯丙烷、二氯乙烷、N，N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、二氧六环或四氢呋喃中的任一种或其多种组合。本专利技术中，步骤(6)中所述双马来酰亚胺为二苯甲烷型双马来酰亚胺、二苯醚型双马来酰亚胺、烷基型双马来酰亚胺、对苯撑型双马来酰亚胺、间苯撑型双马来酰亚胺、邻苯撑型双马来酰亚胺或二苯砜型双马来酰亚胺中的任一中或其多种组合。本专利技术中，步骤(6)中所述的共聚改性体可以为烯丙基化合物，包括二烯丙基双酚A、二烯丙基双酚S ；可以为二元胺或多元胺，包括乙二胺、聚乙二胺、1，2-丙二胺、1，3-丙二胺、1，2-丁二胺、1，3-丁二胺、1，6-己二胺、对苯二胺、环己二胺、间苯二胺、间苯二甲胺、 二胺基二苯基甲烷、孟烷二胺、二乙烯基丙胺、二胺基二苯基甲烷、氯化己二胺、氯化壬二胺、氯化癸二胺、十二碳二元胺、十三碳二元胺、三乙胺、丁三胺、N-胺乙基哌嗪、双氰胺、己二酸二酰胼、N, N- 二甲基二丙基三胺、五甲基二乙烯三胺、N, N, N, N, N-五甲基二亚乙基三胺、四乙烯五胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、五乙烯六胺或六乙烯七胺、间苯二甲胺；可以为环氧，包括酚醛环氧树脂如F-44、F-51、F-48、F-46、JF-45、JF-43和双酚A环氧树脂如E-20、 E-33、E-42、E-44、E-51、E-55。本专利技术反应步骤简单，利用碳纳米管的强度和韧性改性偶联剂，制备的功能化玻璃纤维可以强韧化树脂基体的粘结性能，可以显著提高复合材料的界面粘结强度以及复合材料的各项力学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．功能化玻璃纤维增强双马来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０．１～２４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，洗涤至滤液呈中性，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）将步骤（１）中得到的纯化碳纳米管０．１～１×１０ｇ和强氧化性酸１～１×１０３ｍＬ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０．１～８０小时，然后加热到２５～１２０℃，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℃温度下真空干燥１～４８小时，得到酸化的碳纳米管；（３）将步骤（２）所得酸化的碳纳米管０．１～１×１０ｇ与酰化试剂１～１×１０４ｇ混合，以１～１２０ｋＨｚ超声波或１０ ｒ／ｍｉｎ～１０６ ｒ／ｍｉｎ的离心速度搅拌下处理０．１～８０小时后，加热到２５～２２０℃，搅拌并回流反应０．５～１００小时，抽滤并洗涤除去酰化试剂及副产物，得到酰化的碳纳米管；（４）将步骤（３）所得酰化的碳纳米管０．１～１×１０ｇ与１～１×１０３ｍＬ的偶联剂混合，以１～１２０ｋＨｚ超声波或１０ ｒ／ｍｉｎ～１０６ ｒ／ｍｉｎ的离心速度搅拌下处理０．１～８０小时后，在５～２００℃温度下反应０．５～４８小时，过滤并洗涤，在２５～２００℃温度下真空干燥０．１～４８小时，得到碳纳米管表面接枝有偶联剂；（５）将步骤（４）所得表面接枝有偶联剂的碳纳米管０．１～１×１０ｇ和１～１×１０３ｍＬ有机溶剂混合，以１～１２０ｋＨｚ超声波或搅拌处理１分钟～２４小时，使表面接枝有偶联剂的碳纳米管均匀分散在有机溶剂中，在５～１５０℃温度下，加入干燥的玻璃纤维１～１×１０３ｇ，反应１分钟～９６小时后，过滤并洗涤，在２５～２００℃温度下真空干燥０．１～４８小时，得到功能化玻璃纤维增强体；（６）将步骤（５）得到的表面接枝有碳纳米管的玻璃纤维增强体１～１×１０２ｇ、双马来酰亚胺树脂１～１×１０３ｇ和共聚改性体１～１×１０３ｇ经模压复合成型，在温度为９０～２８０℃下真空除泡反应０．５～４８小时，得到功能化玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料。...
【技术特征摘要】
【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
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