[发明专利]一种各向异性导电环氧树脂复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种各向异性导电环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将碳纳米纤维酸化处理，使其表面接枝羟基和羧基得到氧化碳纳米纤维；

2)将导电聚合物聚苯胺采用原位聚合方法包覆在氧化碳纳米纤维表面，得到聚苯胺包覆的碳纳米纤维PANi-CNFs；

3)将化学合成的磁性纳米粒子Fe₃O₄物理吸附于聚苯胺包覆的碳纳米纤维表面，即得到电磁功能化的Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子；

4)将Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子均匀分散于环氧树脂中，施加外磁场作用，使纳米粒子的磁偶极矩沿外加场的方向取向排布，待环氧树脂固化后即制得具有各向异性的导电环氧树脂复合材料。

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米纤维酸化的具体步骤为：将碳纳米纤维材料分散于浓硝酸中，于室温磁力搅拌，经过滤洗涤干燥制得氧化碳纳米纤维O-CNFs。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米纤维材料的纤维直径为150～200nm，长度为10～30μm。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将导电聚合物聚苯胺采用原位聚合方法包覆在氧化碳纳米纤维表面的具体过程为：

1)将步骤1)得到的O-CNFs经超声分散于HCl溶液中，搅拌，得到碳纳米纤维的盐酸溶液；

2)按苯胺单体:CNFs质量比为1:2～3:1选取苯胺单体，将苯胺单体溶于HCl溶液中得到苯胺的HCl溶液；

3)按过硫酸铵：苯胺单体的摩尔比为1:1选取过硫酸铵，将过硫酸铵溶于HCl溶液中，得到过硫酸铵的HCl溶液；

4)将苯胺的HCl溶液加入至碳纳米纤维的盐酸溶液，搅拌，然后滴加预冷的过硫酸铵的HCl溶液，于0～5℃反应6h制得聚苯胺包覆的碳纳米纤维PANi-CNFs。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，HCl溶液浓度为1mol/L。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磁性纳米粒子Fe₃O₄的制备方法为：按总铁离子浓度为0.01～0.1mol/L，三氯化铁与氯化亚铁摩尔比为0.5:1～4:1称取三氯化铁与氯化亚铁，用去离子水溶解，控制pH为9～11，于50℃反应1～3h，经过滤洗涤干燥制得Fe₃O₄磁性纳米颗粒。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，电磁功能化的Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子的具体过程为：按PANi-CNFs:Fe₃O₄质量比为1:2～2:1将两种粒子加入无水乙醇中超声分散，随后转入容器中机械搅拌，经磁选洗涤干燥后获得Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的磁场强度不小于50mT。

9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子均匀分散于环氧树脂中的具体过程为：将Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子分散于溶剂中，加入环氧树脂中搅拌，减压蒸馏去除溶剂，使纳米粒子在树脂中分散均匀；再将固化剂加入树脂中搅拌。

10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，Fe₃O₄-PANi-CNFs纳米粒子占环氧树脂的质量百分比为1-5％。