[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

说明书

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，它涉及一种耐高温环氧树脂复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有石墨烯/环氧树脂复合材料的制备工艺复杂，玻璃化转变温度提高程度低的问题。方法：一、湿混法制备原位接枝氧化石墨烯/环氧树脂共混物；二、研磨、脱溶剂、加固化剂，得到原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料。本发明可获得原位接枝氧化石墨烯改性耐高温环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明涉及一种耐高温环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

环氧树脂具有较高的本体强度和优异的粘接性能，在工业领域中常用作胶粘剂、基体树脂、灌封材料等。随着各行业对应用材料要求的提高，研究者通过多种方法改善了环氧树脂的强度、耐热、韧性、阻燃等性能。提高环氧树脂机械强度和耐温性的途径很多，包括使用多官能环氧树脂、芳香胺类固化剂、纤维和纳米材料来实现对环氧树脂的增强和耐温改性。

氧化石墨烯(GO)是一类重要的石墨烯衍生物，其片层边缘上连接着丰富的羟基、羧基以及环氧基等含氧官能团，这些极性基团的存在使GO能够与环氧树脂良好相容，在提升材料的力学综合性能方面可以发挥积极作用。中国专利CN105906842B将氧化石墨烯分散于有机溶剂中，之后加入聚醚胺进行改性。将改性石墨烯洗涤干燥后再分散于溶解有环氧树脂的有机溶剂中，经溶剂脱除后加入固化剂固化制得复合材料。显著提高了聚合物的拉伸力学强度、韧性、弯曲强度和玻璃化转变温度。中国专利CN102153835B首先将氧化石墨烯超声分散于四氢呋喃中，并利用异氰酸酯和胺类固化剂对其进行改性，再加入环氧树脂固化，制得石墨烯/环氧树脂复合材料的韧性有明显的改善。

上述及类似的研究中虽然都能够得到性能良好的复合材料，但一般需要对氧化石墨烯(GO)或改性氧化石墨烯(GO)进行干燥处理，再利用超声等方法将其分散于有机溶剂中进行化学改性并制备复合材料，制备过程中操作较为繁琐。研究中所用的干燥后的氧化石墨烯由于重新堆叠，很难达到干燥前的分散状态，导致其在环氧树脂中的分散性较差，也限制了石墨烯作用的发挥。除此之外，很多研究者制备出的复合材料的耐温性相比于纯树脂有所降低或小幅提高，玻璃化转变温度明显提高的报道很少。

发明内容

本发明的目的是要解决现有石墨烯/环氧树脂复合材料的制备工艺复杂，玻璃化转变温度提高程度低的问题，而提供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。

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；

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；

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；