[发明专利]一种石墨烯双马树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯双马树脂复合材料。它由多层石墨烯双马树脂预浸料层叠共固化而成，所述石墨烯双马树脂预浸料由石墨烯双马树脂胶膜层和碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及其织物组成的增强材料复合而成。得到的石墨烯双马树脂复合材料，具有重量轻、耐高温、力学性能及导电导热性好等特点，在航空航天、电子信息和高新技术领域中有广泛用途。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体地说是一种石墨烯双马树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

双马来酰亚胺(BMI)是以马来酰亚胺为活性端基的双官能团化合物，可以与多种化合物共聚改性为韧性耐热树脂，因其主链含有芳环和氮杂环结构，赋予这类树脂以耐高温、耐湿热、耐辐射、高绝缘、耐摩擦、阻燃、力学性能良好、尺寸稳定性好等多种优异性能，在国防、航空航天、电子等领域得到广泛的应用。石墨烯作为一种新型纳米材料，与碳纳米管等材料相比具有稳定的晶格结构及极高的载流子，具有极好的电导率、热导率。目前石墨烯材料主要作为填料与其他组分混合，改善材料的电性能、热性能及其他性能，主要方法是将石墨烯分散在其他材料中制备复合材料，该方案很难解决石墨烯的分散问题，使用机械方法容易造成石墨烯的破坏，石墨烯与基体界面性能较差，采用溶液分散方法只能制备湿法预浸料，不能同时达到导热导电性能高、综合力学性能好，难以满足实际需要，限制石墨烯材料的广泛应用。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种石墨烯双马树脂复合材料及其制备方法，具有重量轻、耐高温、力学性能及导电导热性好等特点。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯双马树脂复合材料，其内部由多层石墨烯双马树脂与纤维复合后的预浸料交替层叠分布，所述石墨烯双马树脂中改性石墨烯在双马来酰亚胺类单体中均匀分布，采用浓硫酸和浓硝酸的混合酸对石墨烯进行表面处理，使其表面产生官能团，洗涤干燥后与二烯丙基双酚A或二烯丙基双酚A和芳香胺混合，其中石墨烯占二烯丙基双酚A或二烯丙基双酚A和芳香胺的质量百分比为0.001％～3％，搅拌混合物使其分散均匀，在120℃～180℃的环境下反应2小时～6小时，使二烯丙基双酚A或二烯丙基双酚A和芳香胺基团充分反应，得到的二烯丙基双酚A石墨烯混合物即为改性石墨烯。

作为优选，所述纤维选自碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及前述纤维的织物的至少一种。

作为优选，所述石墨烯双马树脂中烯丙基基团与双马来酰亚胺基团的摩尔比例为1:1～1.2。

作为优选，所述石墨烯在双马树脂中质量比例为0.001％～3％。

作为优选，所述石墨烯双马树脂与纤维复合后的预浸料的树脂含量为25％～60％，单层固化厚度为0.01mm～0.45mm。

上面所述的石墨烯双马树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：

S1，制备改性石墨烯；采用浓硫酸和浓硝酸的混合酸对石墨烯进行表面处理，使其表面产生官能团，洗涤干燥后与二烯丙基双酚A或二烯丙基双酚A和芳香胺混合，其中石墨烯占二烯丙基双酚A或二烯丙基双酚A和芳香胺的质量百分比为0.001％～3％，搅拌混合物使其分散均匀，在120℃～180℃的环境下反应2小时～6小时，使二烯丙基双酚A或二烯丙基双酚A和芳香胺基团充分反应，得到的二烯丙基双酚A石墨烯混合物即为改性石墨烯。

S2，制备石墨烯双马树脂，将改性石墨烯与双马来酰亚胺类单体、改性剂及增韧剂充分混合分散制备得到石墨烯双马树脂；

S3，按照树脂含量要求及纤维增强材料面密度，将石墨烯双马树脂在胶膜机上制成胶膜，在复合机上与碳纤维、石英纤维、玻璃纤维、芳纶纤维及其织物进行复合，制成石墨烯双马树脂预浸料；其中胶膜厚度按照树脂含量及增强材料计算得出；

S4，根据模具尺寸裁剪石墨烯双马树脂预浸料；将裁剪好的石墨烯双马树脂预浸料在模具上层叠铺贴，得到复合材料坯料；