[发明专利]纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂抗静电薄膜制备法

说明书

本发明提出的是一种纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂抗静电薄膜制备方法，包括如下步骤：（一）竹材纳米纤维素悬浮液的制备；（二）纳米纤维素的有机改性；（三）水性环氧树脂的制备以及有机纳米纤维素在环氧树脂纳米颗粒上接枝；（四）纳米碳材料在纳米纤维素改性的水性环氧树脂乳液中的分散及混合；（五）纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂复合抗静电薄膜的制备。本发明将纳米纤维素接枝在水性环氧树脂纳米颗粒的表面，使其均匀分散在环氧树脂中，通过添加的纳米纤维素以及纳米碳材料改善环氧树脂自身存在的脆性大、耐冲击性差且容易开裂等缺点，提高环氧树脂的导电性和散热性，可适用于制备手机等电子产品的抗静电保护薄膜。

技术领域

本发明涉及的是一种纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂复合抗静电薄膜制备方法，属于高分子材料加工领域。

背景技术

环氧树脂属热固性高分子材料，具有优异的化学稳定性、耐热性、电气绝缘性和粘结性能。环氧树脂机械强度高、耐腐蚀、绝缘性能好、收缩性小、加工性能良好、吸水率低，已被广泛应用于粘接材料，防腐涂料、纤维复合增强材料等制造过程中，在电子、电气、机械制造、航空航天、船舶运输及其他许多行业中发挥着非常重要的作用。

环氧树脂基复合材料已成为各工业领域中不可或缺的基础材料，但作为一种传统的热固性树脂，由于其固化物交联密度大，呈三维网状结构，分子链之间滑动(塑性形变)很少，同时固化过程中体积会收缩，产生一定内应力，导致环氧树脂综合性能降低，存在脆性大、耐冲击性差、且容易开裂等缺点，很大程度上限制了环氧树脂材料向更多领域的进一步推广应用。为此，现有技术领域对环氧树脂的增韧改性开展了大量的研究，现有主要改性材料包括橡胶类弹性体、热塑性树脂、液晶聚合物、热固性增韧、刚性颗粒、纳米粒子、超支化聚合物等，还有通过引入核-壳结构、互穿网络、原位聚合、高分子固化剂等方式进行改性。

纳米碳材料由于具备优异的导电性能、导热性能和力学性能，已在诸多领域有着较为广泛的应用，包括储氢材料、生物传感、超容量电容、燃料电池电极、微细探针、结构增强材料等等。常见的纳米碳材料有碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维等，近年来，随着技术水平的发展和生产经验的积累，将纳米碳材料用于环氧树脂的改性方法也取得了一定的发展，在提高环氧树脂的力学性能、热稳定性、以及改善其导电、导热性能等方面效果明显。然而，由于纳米碳材料具有较高的疏水性，通常聚集成束或团的聚集态，该特点导致纳米碳材料在极性以及非极性溶剂中均很难均匀分散，从而导致其力学、导热性以及导电性能不能被充分利用。在对环氧树脂的改性过程中，为了提高纳米碳材料的分散性能，现有技术通常采用添加表面活性剂或强酸、强碱改性等方法，虽然可以适当改善其分散效果，但上述化学改性方法容易导致纳米碳材料的结构发生改变，一定程度上降低其导电性，同时其副产物会对环境造成一定的影响。

发明内容

本发明的目的在于解决现有纳米碳材料改性环氧树脂过程中出现的分散不均、容易聚集成团的问题，以及克服环氧树脂自身脆性大、耐冲击性差且容易开裂等缺陷，提出一种纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂复合抗静电薄膜及其制备方法，通过制备具有较好分散功能及理想纳米形态的竹材纳米纤维素，然后进行有机改性，再接枝到水性环氧树脂的纳米微粒上，并以接枝的纳米纤维素对纳米碳材料进行分散，从而获得一种具备强度高、散热性好、冲击强度高、导电性好等特性，并可用于手机等电子设备的防静电环氧树脂薄膜。

本发明的技术解决方案：纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂复合抗静电薄膜制备方法，主要包括如下步骤：

（一）竹材纳米纤维素悬浮液的制备；

（二）纳米纤维素的有机改性；

（三）水性环氧树脂的制备以及有机纳米纤维素在环氧树脂纳米颗粒上接枝；

（四）纳米碳材料在纳米纤维素改性的水性环氧树脂乳液中的分散及混合；

（五）纳米碳材料/纳米纤维素/环氧树脂复合抗静电薄膜的制备。