[发明专利]一种含有石墨烯/纳米TiO2

说明书

本发明涉及一种含有石墨烯/纳米TiO₂复合材料的环氧树脂，所述石墨烯/纳米TiO₂复合材料在所述环氧树脂中的质量百分含量为0.02％～1％。本发明还涉及所述环氧树脂的制备方法。本发明采用自主研发的有机沉淀法对石墨烯进行层间剥离，得到TiO₂/石墨烯复合材料，然后将该材料与环氧树脂的制备工艺相结合，一步原位制备出超分散、高性能的含有石墨烯/纳米TiO₂复合材料的环氧树脂。该方法成本低、生产工艺简单、设备要求低，可进行批量生产。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种含有石墨烯/纳米TiO₂复合材料的环氧树脂，以及该环氧树脂的制备方法。

背景技术

双酚A型环氧树脂具有较好的工艺性，能与各种固化剂和添加剂配合使用，可以设计多种配方以满足各种要求，具有低压成型，固化产物的性能稳定等特点。并因其成本低、产量大得到使用者的青睐。但双酚A型环氧树脂同时具有拉伸力弱、耐冲击性差、韧性差，耐热性差等缺点，使其应用场景受限，人们只有通过对双酚A型环氧树脂进行改性来提升其机械性能。

纳米粒子的出现，为双酚A型环氧树脂的改性提供了新的思路。这是由于纳米粒子具有表面效应、小尺寸效应、量子效应等特殊性质，如将纳米材料作为添加材料，可使涂层的力学性能和抗腐蚀性能都得到大幅提高。然而，由于无机纳米粒子与环氧树脂的界面性质不同，相容性差，刚性粒子表面能处于热力学非稳定状态，极易聚集成团，因此在与环氧树脂结合时易造成结合力差、容易分离等问题。除此之外，纳米材料本身由于制备工艺复杂、价格昂贵、无法量产等问题也制约了纳米改性环氧树脂的推广应用。

石墨烯因具有高的比表面积、突出的导热性能和力学性能及其非凡的电子传递性能等一系列优异的性质，引起科研工作者的极大兴趣。如果将石墨烯作为润滑型材料掺入环氧树脂后，可以降低环氧树脂的摩擦系数，有效提高其强度、韧度、耐磨性及抗腐蚀性。然而由于层间范德华力的作用导致石墨烯很容易团聚甚至堆叠，因而失去超大比表面积和二维结构所具有的优势。因此作为一种填充材料，石墨烯本身的剥离情况是决定材料性能的关键因素。在环氧树脂的聚合过程中，石墨烯的团聚情况亦是影响其性能的主要原因。因此，为了得到性能良好的石墨烯改性环氧树脂，需要提供一种分散性好的石墨烯，以保证石墨烯与环氧树脂分子之间发生强的界面作用。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种含有石墨烯/纳米TiO₂复合材料的环氧树脂。

本发明的第二目的在于提供该环氧树脂的制备方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种含有石墨烯/纳米TiO₂复合材料的环氧树脂，所述石墨烯/ 纳米TiO₂复合材料在所述环氧树脂中的质量百分含量为0.02％～1％。

本发明还涉及所述含有石墨烯/纳米TiO₂复合材料的环氧树脂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将石墨烯/纳米TiO₂复合材料搅拌分散在环氧氯丙烷中，再加入双酚 A，搅拌充分后水浴加热至75～80℃；

(2)向步骤(1)得到的反应体系中加入氢氧化钠溶液，反应1.5～2小时后停止加热；

(3)向步骤(2)得到的反应体系中加入苯，搅拌20～30分钟，静置后将有机层进行蒸馏，除去苯和未反应的环氧氯丙烷，得到所述含有石墨烯/纳米 TiO₂复合材料的环氧树脂。

优选地，步骤(1)中，所述石墨烯/纳米TiO₂复合材料、双酚A与环氧氯丙烷的质量比为(0.01～0.5)：(20～30)：(20～40)。