一种埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN105860435A(43)申请公布日2016.08.17(21)申请号201510031007.4C08K7/00(2006.01)(2006.01)(22)申请日2015.01.21C08K3/34(71)申请人中国科学院化学研究所地址100190北京市海淀区中关村北一街2号中国科学院化学研究所申请人香港科技大学(72)发明人孙攀刘国明吕冬刘学新赵莹董侠周勇苏允兰吴景深王笃金(74)专利代理机构北京元中知识产权代理有限责任公司11223代理人王明霞(51)Int.Cl.C08L63/00(2006.01)C08K9/04(2006.01)C08K9/06(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图5页(54)发明名称一种埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料(57)摘要本发明涉及纳米复合材料领域，具体讲，涉及一种埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料。本发明的埃洛石纳米管为支化型聚乙烯亚胺接枝的埃洛石纳米管，支化型聚乙烯亚胺接枝的埃洛石纳米管与环氧树脂的重量比为0.2～20：100；优选0.5～5：100；本发明将超支化聚乙烯亚胺接枝到环氧化HNTs上，支化结构具有丰富的氨基基团，使埃洛石纳米管与环氧树脂基体间生成更强的化学键或氢键作用，增强界面作用。本发明制备的改性埃洛石纳米管能有效地提高环氧树脂的抗冲击性能，减少环氧树脂的脆性断裂，在汽车、电子、功能材料、航空航天等领域有着广阔的应用前景。CN105860435ACN105860435A权利要求书1/2页1.一种埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料，其特征在于，所述的埃洛石纳米管为支化型聚乙烯亚胺接枝的埃洛石纳米管，支化型聚乙烯亚胺接枝的埃洛石纳米管与环氧树脂的重量比为0.2～20：100；优选0.5～5：100；所述复合材料的制备方法包括以下步骤：(1)埃洛石纳米管的酸化：将埃洛石纳米管粒子与酸性试剂按照1:5～1:100的质量比混合，充分反应，洗涤、干燥得到酸活化埃洛石纳米管；(2)硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管的制备：将酸化埃洛石纳米管悬浮于有机溶剂，然后加入环氧基硅烷偶联剂，充分反应，洗涤、干燥得到硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管：(3)超支化聚乙烯亚胺接枝改性的埃洛石纳米管的制备：将步骤⑴得到的硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管悬浮于有机溶剂充分分散，加入催化剂分散后加入支化型聚乙烯亚胺，在惰性气体的保护下，加热搅拌反应；洗涤、干燥得到超支化聚乙烯亚胺接枝改性的埃洛石纳米管；(4)将支化型聚乙烯亚胺接枝改性的埃洛石纳米管在有机溶剂悬浮于有机溶剂充分分散后，加入环氧树脂，混合后除尽有机溶剂；再加入固化剂混合，固化得到埃洛石纳米管/环氧树脂复合材料。2.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料，其特征在于，在步骤(1)中，埃洛石纳米管粒子与酸性试剂的反应时间为1～48小时，优选2～24小时，更优选2～12小时；并优选先进行超声分散后再进行反应。3.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料，其特征在于，所述的酸性试剂选自高氯酸、盐酸、硫酸、甲磺酸、硝酸、磷酸、醋酸、草酸或双氧水中的至少一种，优选盐酸、硫酸、双氧水混合酸、双氧水。4.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料，其特征在于，在步骤(2)中，酸化埃洛石纳米管与有机溶剂按照质量比为1:10～1:100配成悬浮液，并优选采用超声分散，时间为5～60分钟；酸化埃洛石纳米管与环氧基硅烷偶联剂的质量比为1：0.1～3，优选1：0.1～1；酸化埃洛石纳米管与环氧基硅烷偶联剂的反应温度为25～150℃，优选50～100℃；反应时间为2～48小时，优选2～24h。5.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管/环氧树脂纳米复合材料，其特征在于，所述环氧基硅烷偶联剂选自偶联剂Rn-Si-X(4-n)中的一种，其中：n选自1、2或3；末端可水解基团X选自三乙氧基、三甲氧基、甲基二甲氧基、甲基二乙氧基或二甲基乙氧基中的一种；R选自γ-缩水甘油醚氧丙基、β-(3,4-环氧环己基)乙基中的一种；优选γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；硅烷偶联剂的添加方式为搅拌混合条件下滴加。6.根据权利要求1所述的埃洛石纳米管/环氧树脂复合材料，其特征在于，在步骤(3)中，将步骤⑴得到硅烷偶联剂改性的埃洛石纳米管的分散采用超声分散，时间为5～60分钟，优选15～45分钟；并在加入催化剂后超声分散；加入聚乙烯亚胺后，在惰性气体的保护下，反应2～72h，优选4～24h。7.根据权利要求6所述的埃洛石纳米管/环氧树脂复合材料，其特征在于，所述催化剂选自三乙胺、乙二胺、KOH水溶液；所述惰性气体优选为氮气和氩气；干燥过程采用真空干燥或冷冻干燥，并优选冷冻干燥。8.根据