[发明专利]碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）氨基化碳纳米管：将碳纳米管分散于非质子性有机溶剂中，并加入脱水缩合剂和活化剂，经搅拌、超声后得到1 g/L～50 g/L的碳纳米管分散液；保持搅拌将有机胺加入碳纳米管分散液中反应，经去离子水洗、醇洗后过滤得到氨基化碳纳米管；其中，步骤（1）中所述的非质子性有机溶剂的质子自递反应极其微弱或没有自递倾向，所述的非质子有机溶剂为四氯化碳、二氯甲烷、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑啉酮、丙酮、乙醚中的任意一种；所述的有机胺为乙二胺、1,3-丙二胺、1,4-丁二胺、1,5-二氨基戊烷、1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,10-癸二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、N-(3-氨基丙基)-1,4-丁二胺、2-呋喃甲胺、5-甲基糠胺、2-噻吩甲胺、噻吩-α-磺酰胺、5-溴噻吩-2-磺酰胺、3-氨基丙烯、丙烯酰胺、9-十八烯胺中的任意一种或几种的混合物；其中，有机胺用量为碳纳米管质量的0.5 wt%～10 wt%；

（2）碳纳米管铵盐制备：将步骤（1）的氨基化碳纳米管分散于去离子水中，得到10 g/L～50 g/L碳纳米管的分散液；再使用盐酸调节pH为3.5～6.5，搅拌5 h～48 h后，水洗、过滤得到碳纳米管铵盐；

（3）碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉的制备：将蒙脱土加入去离子水中，搅拌并超声处理，得到10 g/L～150 g/L的蒙脱土悬浊液；将步骤（2）中的碳纳米管铵盐加入蒙脱土悬浊液中持续搅拌，经过滤、水洗后，喷雾干燥得到碳纳米管-蒙脱土纳米粉，其中，蒙脱土加入量为碳纳米管质量的100 wt%～1000 wt%；

（4）纳米粉接枝玻璃纤维预制体的制备：将硅烷偶联剂溶解于溶剂中，搅拌均匀得到硅烷偶联剂溶液，或使用醋酸调pH至3.5～5.5；将步骤（3）中的纳米粉分散于硅烷偶联剂溶液中，经超声处理后均匀喷洒于玻璃纤维材料表面，100℃±20℃下真空干燥得到纳米粉接枝玻璃纤维增强体；碳纳米管-蒙脱土纳米粉在玻璃纤维表面的面含量为0.1～50 g/m²；步骤（ 4 ）中所述的溶剂为 75% 乙醇水溶液、 75% 甲醇水溶液、 75% 异丙醇水溶液中的任意一种或几种的混合物；

（5）复合材料制备：采用复合材料成型工艺将步骤（4）中的预制体与树脂基体复合，得到碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管。

3.根据权利要求1所述的碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的脱水缩合剂为碳二亚胺型缩合剂、磷正离子型缩合剂、脲正离子型缩合剂中的任意一种，脱水缩合剂为碳纳米管质量的0 wt%～5wt%；所述的活化剂为N-羟基琥珀酰亚胺、N-羟基邻苯二甲酰亚胺、1-羟基苯并三唑、1-羟基-7-偶氮苯并三氮唑、4-二甲氨基吡啶、4-吡咯烷基吡啶中的任意一种；活化剂的用量为碳纳米管质量的0 wt%～5 wt%。

4.根据权利要求1所述的碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的蒙脱土中可交换阳离子为钠、钙、镁、铁中的任意一种或几种的混合，所述的蒙脱土的阳离子交换容量为60～120 mmol/100g，蒙脱土加入量为碳纳米管质量的100 wt%～1000 wt%。

5.根据权利要求1所述的碳纳米管-蒙脱土自组装纳米粉接枝玻璃纤维增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述硅烷偶联剂为氨基硅烷类偶联剂、环氧基硅烷类偶联剂或乙烯基硅烷类偶联剂中的任意一种，硅烷偶联剂的用量为纳米粉质量的0.1wt%～2 wt%。