[发明专利]高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环氧树脂复合材料制备技术领域，具体是高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

石墨烯是一种新型二维平面复合材料，其特殊的单原子层决定了它具有丰富而新奇的物理性质。研究表明，石墨烯具有优良的电学性质，力学性能及可加工性。其独特的二维结构和诸多优异性能，在改善EP（环氧树脂）的热性能、电磁性能和力学性能等方面具有巨大的应用潜力。

EP 具有优异的粘接性能、耐化学介质性和化学稳定性等特点， 已广泛应用于国民经济的各个领域；然而纯EP 脆性大、耐冲击性和导电导热性差，不能满足某些应用领域的特殊需求。石墨烯具有优异的导电性、导热性和力学强度，其和EP 复配后制成的复合材料可充分发挥两者的优势，表现为复合材料的导热性、电磁性、拉伸强度和模量等显著提高。

石墨烯/EP 复合材料可有效弥补单一材料的不足，通过“共混效应”、“取长补短”等方法，可制得兼具两者优点的复合材料；然而由于尺寸效应，石墨烯之间易发生团聚现象， 并且EP 基体黏度较大也易导致石墨烯分散不均匀，从而在一定程度上限制了石墨烯/EP 复合材料的性能及应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法，石墨烯在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好, 避免使用有机溶剂，更加环保，制得的复合材料的热稳定性高。

本发明采用的技术方案是：高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料，包括以下重量份的组分：

双酚Ａ型液态环氧树脂300 份；

石墨烯微片35-60份；

双酚A 98份；

催化剂0.2份；

其中，所述双酚Ａ型液态环氧树脂的环氧当量是184-244，所述催化剂是苄基三苯基溴化膦、苄基三乙基氯化胺或三苯基膦。

优选的，高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料，包括以下重量份的组分：

双酚Ａ型液态环氧树脂300 份；

石墨烯微片35-55份；

双酚A 98份；

催化剂0.2份；

其中，所述双酚Ａ型液态环氧树脂的环氧当量是184，所述催化剂是苄基三苯基溴化膦。

优选的，高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料，包括以下重量份的组分：

双酚Ａ型液态环氧树脂300 份；

石墨烯微片35份；

双酚A 98份；

催化剂0.2份；

其中，所述双酚Ａ型液态环氧树脂的环氧当量是184-190，所述催化剂是苄基三苯基溴化膦或苄基三乙基氯化胺。

上述高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）在反应釜中，加入配方量的低分子量双酚Ａ型液态环氧树脂，打开搅拌机搅拌，开蒸汽升温至40℃；

（2）在20-30 r/min低速搅拌下投入配方量的石墨烯微片，投完升温至80℃，在此温度下调高转速至150 r/min，快速搅拌40min；

（3）将搅拌转速调至20-30 r/min，加入配方量的双酚A，在80℃下搅拌熔化30min，再加入配方量的催化剂，慢慢调高转速至150 r/min，并升温至120℃，此时关闭蒸汽，让其依靠反应热自行升温；

（4）当温度达到160℃时打开真空泵，使真空度从0逐步升到-0.095MP以上，并保持温度在160-170℃之间反应60min，关闭真空泵，充入高纯度氮气，放料装盘，冷却至室温，即得石墨烯/环氧树脂复合材料。

本发明的有益效果是：1、本发明制备方法简单，在环氧树脂进行聚合反应的同时使石墨烯得到了充分剥离分散，避免使用有机溶剂，更加环保；2、与纯环氧树脂相比，本发明制备的石墨烯/环氧树脂复合材料拉伸强度提高了30%，从70ＭＰ提高到95ＭＰ，冲击强度提高了20％～30％，玻璃化转变温度提高了４-8℃。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料，包括以下重量份的组分：

双酚Ａ型液态环氧树脂 300 份；

石墨烯微片 35份；

双酚A98份；

苄基三苯基溴化膦 0.2份；

其中，双酚Ａ型液态环氧树脂的环氧当量是184。

上述高浓度石墨烯/环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：