本发明专利技术公开了一种超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料及其制备方法。将聚苯胺溶解于二甲基亚砜中，滴加经封端处理的含环氧基的超支化聚硅氧烷和盐酸，得到超支化聚苯胺，将其与碳纳米管加入到二甲基亚砜中，在甲醇中沉淀后，经抽滤、洗涤，得到超支化聚苯胺改性碳纳米管；将熔融态的可热固化的树脂与超支化聚苯胺改性碳纳米管混合均匀，经固化即得到一种超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料。由于碳纳米管的表面包覆超支化聚苯胺的导电层，可通过调节表面包覆层的含量实现碳纳米管的分散控制及复合材料介电性能的控制，复合材料兼具高介电常数和低介电损耗的特点，该制备方法简单易行，适合大规模应用。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种导体/聚合物复合材料及其制备方法，特别涉及一种改性碳纳米管/热固性树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
高介电常数、低介电损耗复合材料是目前重要的功能材料，其具有良好的储存电能和均匀电场的作用，在包括航空航天、电子信息、电气绝缘在内的众多尖端工业领域扮演重要角色。碳纳米管以其极大的长径比、高模量、高强度、优异的耐热和耐化学腐蚀性，而被认为是终极的碳纤维。CNT合成技术的不断进步，生产效率的不断提高以及价格的逐步降低，为大规模研究和应用CNT提供了物质保证。 碳纳米管/聚合物复合材料是制备高介电常数材料的重要形式，近几十年国内外学者对碳纳米管/聚合物复合材料展开大量研究，结果表明碳纳米管的分散性是影响复合材料介电常数进一步提高的关键因素，在碳纳米管外形成包覆层可以有效地改善其分散性，辅助提高材料的介电性能。在本专利技术做出之前，文献(YehaiYan, Jian Cui, Shuai Zhao, JinfangZhang, Jiwen Liu and Junmei Cheng. Interface molecular engineering ofsingle-walledcarbon nanotube/epoxy composites. J. Mater. Chem. , 2012, 22, 1928.)报道了用含氨基的嵌二萘衍生物物理包覆碳纳米管制备以环氧树脂为基体的复合材料，研究表明含氨基的嵌二萘衍生物能有效地分散碳纳米管。但是该方法包覆碳纳米管的含氨基嵌二萘衍生物用量较高，超过碳纳米管的用量，不能充分发挥碳纳米管的自身优异性能。(ffu C, Huang XY, ffu XF, Yu TH, Xie LY, Tiang PK. TiO^-nanorod decorated carbonnanotubes for high-permittivit andlow-dielectric-loss polystyrene composites.Composites:Part A 2012;72:512-517.)报道了用TiO2纳米棒修饰碳纳米管制备聚苯乙烯基复合材料，研究表明TiO2包覆在碳纳米管外围，包覆层的存在提高了材料的介电常数并降低介电损耗。但是该方法在包覆碳纳米管的同时，会生成未包覆在导体表面的绝缘体，对复合材料的介电性能带来负面影响。由上述现有技术可以看到，目前的碳纳米管/聚合物复合材料制备技术基本只能改善某个或某些不足，而难以采用简单易行的制备方法，采用少量分散剂，在保持碳纳米管良好分散的基础上，同时提高复合材料的介电常数并降低介电损耗。因此，研制新型的高性能碳纳米管分散剂及其制备新型的碳纳米管/聚合物复合材料具有重要的意义和应用价值。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种制备方法简单、性能可控，并具有高介电常数、低介电损耗的导体/聚合物复合材料及其制备方法。实现本专利技术目的的技术方案是提供一种超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤1、在N2保护和搅拌下，按质量比，将10份聚苯胺溶解于500 1000份二甲基亚砜中，得到聚苯胺溶液；在聚苯胺溶液中逐滴加入I 3份同时含有磷杂菲结构和环氧基的超支化聚硅氧烷和O. 05 O. I份的盐酸，在20 50°C的温度条件下搅拌10 72小时；反应结束后，洗涤、抽滤，去除溶剂，得到超支化聚苯胺；2、按质量比，将O. 5份碳纳米管与O. 013 5份超支化聚苯胺加入到15 25份二甲基亚砜中，搅拌并超声处理20 40min得到反应产物；将反应产物加入40 50份甲醇中沉淀，抽滤并洗涤，得到超支化聚苯胺改性碳纳米管；3、按质量比，将100份熔融态的可热固化树脂、O. 513 5. 5份超支化聚苯胺改性碳纳米管混合均匀，经固化即得一种超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料。 在本专利技术技术方案中，所述的可热固化的树脂为自身可热固化的树脂；或由自身不能热固化的树脂与固化剂共同组成的树脂体系。所述的聚苯胺为苯胺类单体的聚合物，如苯胺、邻甲苯胺、间氨基苯磺酸、2，3-二甲基苯胺、间甲苯胺、邻氨基苯磺酸、邻氨基苯甲酸、间氨基苯甲酸的均聚物或它们任意组合的共聚物。在本专利技术中，所述的经封端处理的含环氧基的超支化聚硅氧烷为现有技术，一般可由含环氧基的超支化聚硅氧烷经封端处理后得到，如按公开号为CN102199294A的中国专利技术专利制备方法可以得到含环氧基的超支化聚硅氧烷，再进行封端处理；具体方法可以是在N2保护下，按摩尔计，将11 16份蒸馏水与10份含环氧基团的三烷氧基硅烷混合均匀，加入40 60份溶剂无水乙醇，在搅拌条件下缓慢滴加O. 001 O. 003份催化剂，滴加完毕后升温至50 70°C，反应6 8小时后，得到混合物A ;按摩尔计，将6 8份蒸馏水与6份封端剂混合均匀，加入30 40份溶剂无水乙醇，在搅拌条件下缓慢滴加O. 001 O. 003份催化剂，滴加完毕后升温至50 70°C，反应4 6小时后，得到混合物B ;再将混合物B逐滴加入混合物A中，升温至50 70°C，反应6 8小时后静置8 12小时，取下层溶液，洗涤、干燥，得到经封端处理的含环氧基的超支化聚硅氧烷。其中，所述的含环氧基的二烧氧基娃烧为3-缩水甘油醚氧基丙基二甲氧基娃烧、2_(3，4-环氧环己烧基)乙基二甲氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己烷烷基)乙基三乙氧基硅烷，或它们的任意组合；所述的催化剂为盐酸、硫酸、对甲苯磺酸、四甲基氢氧化铵、四乙基氢氧化铵、氢氧化钠或氢氧化钾；所述的封端剂为六甲基二硅氧烷、三甲基氯硅烷、三苯基氯硅烷、三乙基氯硅烷或其组合。本专利技术技术方案还包括按上述制备方法得到的超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料。与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果是I、本专利技术以碳纳米管为导体，在其表面包覆超支化聚苯胺，通过对超支化聚苯胺加入量的调节，实现碳纳米管的分散控制及其复合材料介电性能的控制，方法简单易行。2、超支化聚苯胺的支链含有大量苯环、醌环结构，这种结构能与碳纳米管表面的大η体系形成作用而吸附在碳纳米管上，达到分散碳纳米管的目的。同时，超支化聚硅氧烷的存在赋予改性聚苯胺具有大量的活性反应基团数量上增倍，为进一步与树脂基体反应，实现碳纳米管分散稳定提供有力支撑。3、本专利技术利用超支化聚硅氧烷空间立体球形结构的特点，经过反应，在超支化聚硅氧烷的末端化学接枝多条聚苯胺链，形成空间多支链结构，而非单一线型聚合物链，确保较少的加入量就可实现对碳纳米管的良好分散。4、超支化聚苯胺的支链为经酸掺杂的聚苯胺，具有较高的电导率，在分散碳纳米管的同时能辅助提高复合材料的介电常数。5、超支化聚苯胺包覆碳纳米管所制备的复合材料在具有较高介电常数的同时，极大地降低了复合材料的介电损耗，克服了一般三兀复合材料提高介电常数同时增加介电损耗的弊端，实现了材料的高性能化。6、本专利技术所制备的超支化聚苯胺集成了聚硅氧烷的突出耐热性，因此具有优于未改性的聚苯胺的耐热性。7、本专利技术采用经封端处理的含环氧基的超支化聚硅氧烷为反应物，大大降低了超支化聚苯胺的硅羟基含量，可有效防止超支化聚苯胺的自身缩合、凝胶，使其在实际生产、储存以及运输中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）在N2保护和搅拌下，按质量比，将10份聚苯胺溶解于500～1000份二甲基亚砜中，得到聚苯胺溶液；在聚苯胺溶液中逐滴加入1～3份经封端处理的含环氧基的超支化聚硅氧烷和0.05～0.1份的盐酸，在20～50℃的温度条件下搅拌10～72小时；反应结束后，洗涤、抽滤，去除溶剂，得到超支化聚苯胺；（2）按质量比，将0.5份碳纳米管与0.013～5份超支化聚苯胺加入到15～25份二甲基亚砜中，搅拌并超声处理20～40min得到反应产物；将反应产物加入40～50份甲醇中沉淀，抽滤并洗涤，得到超支化聚苯胺改性碳纳米管；（3）按质量比，将100份熔融态的可热固化树脂、0.513～5.5份超支化聚苯胺改性碳纳米管混合均匀，经固化即得一种超支化聚苯胺改性碳纳米管/热固性树脂复合材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：梁国正，强志翔，顾嫒娟，张志勇，袁莉，
申请(专利权)人：苏州大学，顾嫒娟，
类型：发明
国别省市：
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