[发明专利]一种碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料

说明书

技术领域

本发明提供了一种碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料，属于复合材料领域。

背景内容

环氧树脂具有优异的电气绝缘性能、化学稳定性、良好的粘结性能和简单的加工成型工艺，被广泛用于电子、汽车以及航空航天等领域。随着现代电气、电子工业的发展，尤其是电子封装材料的变化发展，环氧树脂已占整个封装材料的90％以上，因此近年来，环氧树脂复合材料的研究与制备成为电子封装行业的热点。随着电子元器件的小型化、集成化发展使得热量剧增，对封装材料提出了更高的耐热要求，以保证电气、电子产品的寿命及可靠性。然而，环氧树脂存在固化后耐冲击损伤能力差，韧性差及耐热性能较低等缺陷，此外其导热能力也有待提高。因此单一环氧树脂已很难满足高要求，必须另辟蹊径发展新型复合材料，环氧树脂材料将向复合化方向发展。目前对环氧树脂的改性主要是将橡胶弹性体、热塑性树脂或液晶聚合物、刚性颗粒等分散相加入树脂基体，再进行物理共混。填料的填充量、形状、几何尺寸及堆积方式、填料/树脂两相间的界面相容性等都会影响环氧树脂的整体性质。尤其是填料在基体中很容易聚集成团，导致复合材料的力学性能及耐热性能均有所下降，这些问题急待解决。

发明内容

本发明提供了一种碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料，解决了背景技术中的缺点，该复合材料柔韧性强，耐热性能和导热性均良好，同时还不会对环氧树脂的本身性能造成影响。

实现本发明上述目的所采用的技术方案为：

一种碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料，该复合材料包括质量分数为1％～5％的碳纳米管/尼龙复合纤维膜以及质量分数为95％～99％的环氧树脂；其中碳纳米管/尼龙复合纤维膜为骨架，环氧树脂为浇注材料，碳纳米管/尼龙复合纤维膜均匀的分布于环氧树脂的内部，碳纳米管/尼龙复合纤维膜中碳纳米管的含量为0.5％～1.5％，尼龙包覆于碳纳米管上。

所述的碳纳米管为多壁碳纳米管。所述的尼龙为尼龙6。所述的复合材料的断裂伸长率为15～25％，热分解温度为328～337℃。

本发明提供的碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料中以碳纳米管和尼龙复合纤维膜作为骨架，以环氧树脂做为浇注材料。由于碳纳米管和尼龙复合纤维膜由电纺纤维组成，其纤维直径较小，一般在100nm至1um之间，且其直径分布均匀、比表面积大、孔隙率高，因此骨架能够均匀的分布在环氧树脂内部。同时又由于该复合材料的骨架为碳纳米管和尼龙纤维构成的三维网络结构，包覆在碳纳米管上的尼龙一方面起绝缘层作用屏蔽碳纳米管的导电能力；另一方面起界面层作用增加碳纳米管和环氧树脂之间的模量匹配程度，从而提高了该材料的柔韧性、耐热性和导热性，同时又不会对环氧树脂的原有电绝缘性、化学稳定性、力学性能以及粘结性能造成影响，其加工成型工艺简单，因而能够广泛的应用于电子、汽车以及航空航天等领域。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做详细具体的说明。

实施例1：一种碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料，该复合材料包括质量分数为1％的碳纳米管/尼龙复合纤维膜以及质量分数为99％的环氧树脂；其中碳纳米管/尼龙复合纤维膜为骨架，环氧树脂为浇注材料，骨架均匀的分布于浇注材料的内部。碳纳米管/尼龙复合纤维膜中碳纳米管的含量为0.5％，尼龙包覆于碳纳米管上。本实施例中碳纳米管采用多壁碳纳米管，尼龙采用尼龙6。

本实施例中提供的碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料，其断裂伸长率为15.0％，拉伸强度为16.8MPa，热分解温度为328.7℃。而不含骨架的环氧树脂断裂伸长率为8.4％，拉伸强度为18.2MPa，热分解温度为322.6℃。相比而言，耐热性能得到提高，拉伸强度略有降低，但断裂伸长率增加79％。

本实施例中的碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料采用以下方法制备：

(1)、采用甲酸溶液溶解尼龙6，制得尼龙6甲酸溶液；

(2)、在制得的尼龙6甲酸溶液中按照一定的比例添加多臂碳纳米管，充分搅拌后，超声分散0.5小时，制得纺丝液；

(3)、将纺丝液进行纺丝处理，制得多壁碳纳米管和尼龙6的混合纤维膜即骨架，将骨架裁剪成合适的尺寸，平铺放入定制的特殊模具中；

(4)、在环氧丙烯酸树脂中添加光敏剂，制得浇注材料；

(5)、在60℃的条件下，按照一定的比例将浇注材料均匀浇注在平铺的骨架上；

(6)、采用紫外灯照射40s固化后得到碳纳米管/尼龙纤维改性环氧树脂复合材料。