碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法，具體地指一種碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基 復(fù)合材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有機(jī)硅樹脂以Si-O-Si鍵為主鏈，有優(yōu)良的耐高溫性能和突出的介電性，它有優(yōu) 良的耐電暈、耐電弧性。這主要是由于Si-O鍵具有很高的鍵能（443. 7kJ/mol)和很高的離 子化傾向（51%)。以有機(jī)硅樹脂為基體，添加耐熱填料或其他功能性填料，可用作熱防護(hù) 材料、耐熱透波或吸波一體化材料或其他有高溫要求的功能性復(fù)合材料，因此，被廣泛應(yīng)用 于航空航天等高科技領(lǐng)域，是一類重要的新型材料。
[0003] 采用純有機(jī)硅樹脂作為基體的復(fù)合材料具有比摻雜其他樹脂更多的優(yōu)勢，但是， 一般純有機(jī)硅樹脂的電擊穿強(qiáng)度為50KV/mm、體積電阻率為IO 13?10 15Ω · cm，導(dǎo)電性差。 因此，目前國內(nèi)并未發(fā)布有關(guān)碳納米管改性純有機(jī)硅樹脂復(fù)合材料的相關(guān)專利，大多數(shù)采 用有機(jī)硅改性樹脂作為基體。分析其另一主要原因是有機(jī)硅樹脂硬度不高，需要摻雜其他 樹脂進(jìn)行改性。這也就帶來一個問題，那就是在承受高溫時，其他樹脂并不能發(fā)揮優(yōu)異的耐 高溫性能而發(fā)生脫落，這將導(dǎo)致整個涂層喪失耐高溫的能力。
[0004] 因此，盡管目前現(xiàn)有專利中所描述的碳納米管復(fù)配有機(jī)硅改性樹脂基復(fù)合材料能 夠改善基體的導(dǎo)電性，但是卻無法同時具備良好的導(dǎo)電性和耐溫性兩種性能。在航空、航 天、電網(wǎng)等領(lǐng)域，仍然缺乏一種既導(dǎo)電又耐高溫的材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種同時具備良好的導(dǎo)電 性和耐溫性的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特 征在于，包括以下步驟：
[0007] 1)先用溶劑將碳納米管分散，再包裹一層表面活性劑，然后加熱使溶劑揮發(fā)，得到 分散均勻的干燥的碳納米管；所述溶劑選自水、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的 任意一種或兩種以上的組合；所述表面活性劑為聚偏氟乙烯、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基 硫酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、曲拉通和纖維素中的任意一種或兩種以上的組合；
[0008] 2)用有機(jī)溶劑將有機(jī)硅樹脂稀釋成50%的固含量，加入步驟1)處理后的碳納米 管，采用超聲分散將碳納米管均勻分散于稀釋后的有機(jī)硅樹脂中；所述有機(jī)溶劑選自二甲 苯、苯、正丁醇、氯仿、無水乙醇、1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、石油醚、C5?C16的烷烴中的 任意一種或兩種以上的組合；
[0009] 3)將過量的有機(jī)溶劑除去，并加熱固化，即可得到碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù) 合材料。
[0010] 本發(fā)明步驟1)中，表面活性劑的添加量為碳納米管質(zhì)量的5%?20%。
[0011] 本發(fā)明步驟1)中，所述加熱使溶劑揮發(fā)的溫度為50°C?200°C。
[0012] 本發(fā)明步驟1)中，所述溶劑優(yōu)選水；所述表面活性劑優(yōu)選為十二烷基硫酸鈉、聚 乙烯吡咯烷酮、曲拉通或羥丙基纖維素。
[0013] 本發(fā)明步驟2)中，所述有機(jī)溶劑選自二甲苯、苯、正丁醇、氯仿、無水乙醇、丙酮或 石油醚。
[0014] 本發(fā)明步驟2)中，所述碳納米管的添加量為有機(jī)硅樹脂質(zhì)量的1%?30%。
[0015] 本發(fā)明步驟2)中，所述超聲分散的時間為30min?120min。
[0016] 本發(fā)明步驟3)中，所述加熱固化溫度為80°C?500°C。
[0017] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0018] 1)使用性能優(yōu)異的碳納米管作為填料，并對純有機(jī)硅樹脂改性，使得最終復(fù)合材 料同時具備良好的導(dǎo)電性和耐溫性兩種性能；
[0019] 2)將加入了碳納米管的有機(jī)硅樹脂稀釋，采用超聲分散將碳納米管均勻分散到樹 脂中，再將有機(jī)溶劑除去，由于碳納米管在流動的液體中更利于分散，這樣可以達(dá)到最佳的 分散效果；
[0020] 3)制備工藝所需設(shè)備成本較低，操作方便，制備周期較短；所用原材料如二甲苯 等，對基體和碳納米管的結(jié)構(gòu)無破壞，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了更好地解釋本發(fā)明，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說 明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 如圖1所示，碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法：
[0025] 1)先用IOOOml去離子水將IOg碳納米管分散，再包裹Ig十二烷基硫酸鈉，然后在 KKTC下加熱使水分揮發(fā)，得到分散均勻的干燥的碳納米管；
[0026] 2)用二甲苯將有機(jī)硅樹脂稀釋成50 %的固含量，加入有機(jī)硅樹脂質(zhì)量10 %的步 驟1)處理后的碳納米管，采用超聲分散Ih將碳納米管均勻分散于稀釋后的有機(jī)硅樹脂 中；
[0027] 3)將過量的二甲苯除去，并在300°C下加熱固化，即可得到碳納米管改性有機(jī)硅 樹脂基復(fù)合材料。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟1)中的十二烷基硫酸 鈉的添加量為〇. 2g。
[0030] 實(shí)施例3
[0031] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟1)中的十二烷基硫酸 鈉的添加量為0. 6g。
[0032] 實(shí)施例4
[0033] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟1)中的十二烷基硫酸 鈉的添加量為I. 4g。
[0034] 實(shí)施例5
[0035] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟1)中的表面活性劑為 聚乙烯吡咯烷酮。
[0036] 實(shí)施例6
[0037] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟1)中的表面活性劑為 曲拉通。
[0038] 實(shí)施例7
[0039] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟1)中的表面活性劑為 羥丙基纖維素。
[0040] 實(shí)施例8
[0041] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟2)中的碳納米管的添 加量為有機(jī)娃樹脂質(zhì)量的1%。
[0042] 實(shí)施例9
[0043] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟2)中的碳納米管的添 加量為有機(jī)娃樹脂質(zhì)量的5%。
[0044] 實(shí)施例10
[0045] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟2)中的碳納米管的添 加量為有機(jī)娃樹脂質(zhì)量的15%。
[0046] 實(shí)施例11
[0047] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟3)中的固化溫度為 200。。。
[0048] 實(shí)施例12
[0049] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟3)中的固化溫度為 250。。。
[0050] 實(shí)施例13
[0051] 按照實(shí)施例1的步驟制備，與實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，步驟3)中的固化溫度為 350。。。
[0052] 由實(shí)施例1?13所制得碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能如表1 所示。
[0053] 表1碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的導(dǎo)電性能
[0054]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： 1) 先用溶劑將碳納米管分散，再包裹一層表面活性劑，然后加熱使溶劑揮發(fā)，得到分散 均勻的干燥的碳納米管；所述溶劑選自水、N，N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的任意 一種或兩種以上的組合；所述表面活性劑為聚偏氟乙烯、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸 鈉、聚乙烯吡咯烷酮、曲拉通和纖維素中的任意一種或兩種以上的組合； 2) 用有機(jī)溶劑將有機(jī)硅樹脂稀釋成50%的固含量，加入步驟1)處理后的碳納米管，采 用超聲分散將碳納米管均勻分散于稀釋后的有機(jī)硅樹脂中；所述有機(jī)溶劑選自二甲苯、苯、 正丁醇、氯仿、無水乙醇、1-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、石油醚、C5?C16的烷烴中的任意一 種或兩種以上的組合； 3) 將過量的有機(jī)溶劑除去，并加熱固化，即可得到碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材 料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟1)中，表面活性劑的添加量為碳納米管質(zhì)量的5%?20%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟1)中，所述加熱使溶劑揮發(fā)的溫度為50°C?200°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟1)中，所述溶劑選自水；所述表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、曲 拉通或羥丙基纖維素。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟2)中，所述有機(jī)溶劑選自二甲苯、苯、正丁醇、氯仿、無水乙醇、丙酮或石油醚。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟2)中，所述碳納米管的添加量為有機(jī)娃樹脂質(zhì)量的1 %?30%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟2)中，所述超聲分散的時間為30min?120min。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，其特征在 于：步驟3)中，所述加熱固化溫度為80°C?500°C。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳納米管改性有機(jī)硅樹脂基復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：1)先用溶劑將碳納米管分散，再包裹一層表面活性劑，然后加熱使溶劑揮發(fā)，得到分散均勻的干燥的碳納米管；2)用有機(jī)溶劑將有機(jī)硅樹脂稀釋成50％的固含量，加入步驟1)處理后的碳納米管，采用超聲分散將碳納米管均勻分散于稀釋后的有機(jī)硅樹脂中；3)將過量的有機(jī)溶劑除去，并加熱固化，即可得到。發(fā)明使用性能優(yōu)異的碳納米管作為填料，使得最終復(fù)合材料的導(dǎo)電性能良好。發(fā)明的制備方法可以達(dá)到最佳的分散效果；制備工藝所需設(shè)備成較低，操作方便，制備周期較短；所用原材料對基體和碳納米管的結(jié)構(gòu)無破壞，適用于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
【IPC分類】C08K9-00, C08L83-04, C08K9-04, C08K7-24
【公開號】CN104559187
【申請?zhí)枴緾N201510055691
【發(fā)明人】吳昊, 王利民, 陳思敏, 孟曉明, 廖晶
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)電力科學(xué)研究院武漢南瑞有限責(zé)任公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月3日