[发明专利]一种原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于一种原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：

一、湿混法制备原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物：

①、按重量份数称取100份液态环氧树脂、50份～500份有机溶剂和10份～200份质量分数为0.001％～10％的氧化石墨烯水分散液；

步骤一①中所述的液态环氧树脂为脂环族环氧树脂；

步骤一①中所述的有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和N-甲基吡咯烷酮中的一种或其中几种的混合物；

②、将100份液态环氧树脂溶解到50份～500份有机溶剂中，得到混合溶液A；

③、使用酸溶液将10份～200份质量分数为0.001％～2％的氧化石墨烯水分散液的pH值调节至3～5，再滴加到以50r/min～500r/min的搅拌速度搅拌的混合溶液A中，得到混合溶液B；

步骤一③中所述的酸溶液为质量分数为1％～10％的盐酸溶液；

④、将混合溶液B置于广口烧杯中，再在温度为80℃～150℃的恒温油浴中以50r/min～600r/min的搅拌速度加热搅拌4h～12h，得到含有残留溶剂的原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物；

二、制备原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料：

①、使用三辊研磨机或球磨机研磨含有残留溶剂的原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物，再在温度为80℃～120℃和小于1000Pa的条件下脱除残留溶剂，直至原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物的质量不再发生变化，得到脱除溶剂的原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物；

②、向脱除溶剂的原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物中加入固化剂，再搅拌均匀，再在温度为60℃～180℃下进行固化3h～6h，得到原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料；

步骤二②中所述的固化剂为聚酰胺、脂肪胺、聚醚胺、脂环胺、酸酐类化合物、咪唑类化合物和哌嗪类化合物中的一种或其中几种的混合物；

步骤二②中所述的脱除溶剂的原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物与固化剂的质量比为100:(10～100)。

2.根据权利要求1所述的一种原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于所述的脂环族环氧树脂为3,4-环氧环己基甲基3,4-环氧环己基甲酸酯、双((3,4-环氧环己基)甲基)己二酸酯、4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯、4-乙烯基-1-环己烯二环氧化物和1,4-环己烷二甲醇双(3,4-环氧环己烷甲酸)酯中的一种或其中几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于步骤一①中所述的质量分数为0.001％～2％的氧化石墨烯水分散液的制备方法如下：

①、将石墨粉加入反应容器中，再加入质量分数为98％的浓硫酸和质量分数为85％的磷酸，在冰水浴和搅拌的条件下加入高锰酸钾，在冰水浴的条件下搅拌反应20min～60min，之后使用加热装置将体系加热至45℃～50℃，在45℃～50℃的条件下保温8h～20h，自然冷却至室温，在冰水浴的条件下加入蒸馏水进行稀释，在常温下滴加双氧水至颜色变为金黄色且没有气泡产生为止，在转速为2000rpm～4000rpm的条件下离心10min～30min，将上清液倒出，底部黑色物质去除，得到石墨烯分散液；

步骤①中所述的石墨粉与质量分数为98％的浓硫酸的质量比为1:(30～150)；

步骤①中所述的石墨粉与质量分数为85％的磷酸的质量比为1:(3～15)；

步骤①中所述的石墨粉与高锰酸钾的质量比为1:(5～15)；

步骤①中所述的石墨粉的质量与蒸馏水的体积比为1g:(500mL～1000mL)；

②、使用蒸馏水对石墨烯分散液进行洗涤，然后在转速为8000rpm～10000rpm的条件下离心20min～60min后倒掉上清液；

③、重复步骤②的步骤至离心后的上清液pH大于6为止，最后一次离心后倒掉上清液，再加入蒸馏水，得到质量分数为0.001％～2％的氧化石墨烯水分散液。