[发明专利]碳纳米管改性碳纤维∕聚酰亚胺树脂多维混杂复合材料的制备方法

摘要

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种碳纳米管改性碳纤维∕聚酰亚胺树脂多维混杂复合材料的制备方法。本发明将碳纳米管和碳纤维经过表面羧基化、酰基化后，再在其上引入二元胺或多元胺，将氨基化的碳纳米管与聚酰亚胺树脂均匀混合，再与氨基化的碳纤维增强体复合，得到碳纳米管改性碳纤维∕聚酰亚胺树脂多维混杂复合材料。此发明利用碳纤维的强度提高复合材料的整体强度，利用碳纳米管的强度及韧性强韧化聚酰亚胺树脂，提高与碳纤维界面的粘结强度，从而提高碳纳米管改性的碳纤维∕聚酰亚胺树脂多维混杂复合材料的整体性能，可以应用在机械电子、航空航天、风力发电以及交通运输等领域，拓宽了碳纤维、碳纳米管和聚酰亚胺树脂的应用范围。

主权项

一种碳纳米管改性碳纤维∕聚酰亚胺树脂多维混杂复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)称取0.1～1×102g干燥的碳纳米管和10～1×104mL无机酸混合，在1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理1～48小时，然后加热至20～150℃，反应1～48小时，经去离子水稀释洗涤微孔滤膜抽滤，至滤液为中性，在25～150℃温度下真空干燥1～48小时，得到纯化的碳纳米管；(2)将干燥的碳纤维1～1×102g和步骤(1)中得到纯化碳纳米管0.1～1×102g分别和强氧化性酸1×10～1×104mL混合，在1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0～80小时，然后加热到25～120℃，搅拌并回流反应1～80小时，经去离子水稀释洗涤微孔滤膜抽滤，至滤液为中性，在25～200℃温度下真空干燥1～48小时，分别得到酸化的碳纤维和碳纳米管；(3)将步骤(2)所得酸化的碳纤维1～1×102g和碳纳米管0.1～1×10g分别和酰化试剂1～1×104g混合，以1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0~80小时后，加热到25～220℃，搅拌并回流反应0.5～100小时，抽滤并洗涤除去酰化试剂及副产物，分别得到酰基化的碳纤维和碳纳米管；(4)将步骤(3)所得酰化碳纤维1～1×102g和酰化碳纳米管0.1～1×10g分别和二元胺或多元胺1～1×104g混合，以1~120kHz超声波或10 r/min~106 r/min的离心速度搅拌下处理0～80小时，然后在25～200℃温度下反应0.5～100小时，抽滤并洗涤，在25~200℃温度下真空干燥1～48小时，分别得到表面带有活性氨基的碳纤维和碳纳米管；(5)将步骤(4)所得表面带有活性氨基的碳纳米管0.1～1×10g与聚酰亚胺树脂1～1×103g均匀混合，在温度为25～200℃下搅拌反应0.1～24小时后，再与氨基化的碳纤维增强体1～1×103g在真空条件下除气泡，在温度为50～400℃下反应0.5～48小时，得到碳纳米管改性碳纤维∕聚酰亚胺树脂多维混杂复合材料。