[发明专利]碳纳米管复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了碳纳米管复合材料的制备方法，其特征在于，包括：N个图形化碳纳米管阵列，N大于等于2，该N个图形化碳纳米管阵列设置在同一平面且沿一X方向间隔排列，每个图形化碳纳米管阵列包括一基底以及多个碳纳米管垂直于所述基底的表面，每个图形化碳纳米管阵列中的多个碳纳米管排列成一预设图形，该图形包括一矩形、一第一三角形和一第二三角形，采用去离子水进行洗涤，搅拌的时长为2～6h，所述浓酸是体积比为浓H2SO4:HNO3＝3:1的混合液，所述宏观体是由碳纳米管组成的定向排列片层彼此连接而成的可独立自支撑的三维网络体。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，特别涉及到碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

由于环氧树脂固化后具有优良的机械性能、电绝缘性、耐化学腐蚀性、耐热及粘接性，其被广泛应用于汽车工业、电子电气等多个领域。

环氧树脂常常作为复合材料的树脂基体，以环氧树脂为基体的复合材料称为环氧树脂复合材料。由于环氧树脂主要由C、H、O等元素组成，其具有不同温度的可燃性，离火后仍持续燃烧，导致环氧树脂复合材料容易引发火灾，该缺点使环氧树脂复合材料存在极大的安全隐患。通过在环氧树脂复合材料中添加阻燃剂，可使环氧树脂复合材料具备较好的阻燃性，但阻燃剂的引入降低了环氧树脂复合材料的力学、耐热等性能，使环氧树脂复合材料不具备实用性，因此，如何研发出一种合适的阻燃剂成为环氧树脂复合材料在解决阻燃性问题上的关键。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种碳纳米管复合材料，不仅增强了环氧树脂复合材料的力学和耐热性能，还大大提升了环氧树脂复合材料的阻燃性。

为了实现上述目的，本发明首先提供一种修饰碳纳米管的方法，包括步骤：

(1)将碳纳米管放入浓酸中搅拌后，洗涤至中性；

(2)将洗涤后的碳纳米管、催化剂和溶有含氮化合物的溶剂混合后分散；

(3)经回流、过滤、洗涤、干燥，得含氮化合物修饰的碳纳米管。

作为本发明一种修饰碳纳米管的方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，采用去离子水进行洗涤，搅拌的时长为2～6h，所述浓酸是体积比为浓H2SO4:HNO3＝3:1的混合液。

作为本发明一种修饰碳纳米管的方法的优选实施方式，所述步骤(2)中，碳纳米管与催化剂的重量比为0.1～1:0.1～1，含氮化合物占含氮化合物和溶剂混合溶液的质量浓度为10～15％；催化剂为DCC，含氮化合物为3-氨基-1,2,4-三氮唑，溶剂为DMF。

作为本发明一种修饰碳纳米管的方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，采用无水乙醇洗涤，回流的温度为100～130℃，回流的时长为12～24h，真空干燥的温度为50～70℃，真空干燥的时长为4～8h。

其次，本发明提供一种碳纳米管复合材料，其特征在于，按重量份数包括：

改性碳纳米管0.5～5.0份

活性稀释剂6～15份

环氧树脂60～80份

芳香族胺类固化剂8～30份；

其中，所述改性碳纳米管采用如上所述的含氮化合物修饰的碳纳米管。

作为本发明一种碳纳米管复合材料的优选实施方式，改性碳纳米管的粒径为50～200nm，长度5～20μm。

作为本发明一种碳纳米管复合材料的优选实施方式，活性稀释剂为1,4-丁二醇二缩水甘油醚、乙二醇二缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚、1,6-已二醇二缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚中的至少一种。