[发明专利]碳纳米管改性增强双马来酰亚胺树脂基复合材料制备方法

说明书

本发明涉及碳纳米管改性增强双马来酰亚胺树脂基复合材料制备方法，通过表面氧化和胺基化处理使得碳纳米管(CNT)表面接枝超支化聚乙烯亚胺(PEI)得到CNT‑PEI，将CNT‑PEI分散在乙醇中滴加共聚单体进行预聚合反应然后在预聚体胶液进行抽真空脱泡后可以按照一定固化工艺进行固化得到浇注样条。CNT经过氧化处理后在其表面接枝超支化的PEI分子使其表面形成功能化层，PEI功能层可以有效的改善碳纳米管的分散性和界面性能。CNT‑PEI在乙醇溶液中显示出较好的稳定性，有利于其在双马来酰亚胺树脂基体中的分散，提升复合材料的机械力学性能和电学性能，使其能够在工程塑料及特殊功能性塑料等方面具有潜在应用优势。

技术领域

本发明涉及一种改性双马来酰亚胺树脂基材料，尤其是涉及一种碳纳米管改性增强双马来酰亚胺树脂基复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管(CNT)因具有较大的比表面积、表面能和长径比而相互缠结在一起，使得碳纳米管在实际应用中，特别是复合材料领域应用中，无法通过简单的办法充分分散，发挥自身的力学、磁学、电学和热学优势。因此在实际应用之中，如何发挥碳纳米管的性能优势是一个被广泛关注的课题。双马来酰亚胺(BMI)作为一种性能突出的航空材料，既有聚酰亚胺的耐高温、耐辐射、耐湿热等多种优良特性，又有类似于环氧树脂的易加工性能，在许多方面满足了先进树脂基复合材料的要求。然而，由于BMI的多芳环结构，存在着熔点高、溶解性差、成型温度高、固化物脆性大等缺点。脆性大是阻碍BMI发展的最重要的一个因素，因此对BMI材料的增韧改性是目前材料研究的一个热点。

中国专利CN101709112B公开了一种含碳纳米管的双马来酰亚胺嵌段聚合物的制备方法，将纯化的碳纳米管经过表面定量羧基化、酰氯化后，再在其引入具有特征结构的长链二元胺或多元胺，整个碳纳米管变成二元胺或多元胺，将胺基化的碳纳米管看成高分子链，然后利用此胺基化的碳纳米管与双马来酰亚胺进行Michael加成反应生成含碳纳米管的双马来酰亚胺树脂线性嵌段聚合物，碳纳米管便成为了双马来酰亚胺树脂体系的一部分。但是该专利中使用的胺均为小分子有机胺，胺基的数目有限，与碳纳米管产生接枝反应量有限。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种实现增韧改性的碳纳米管改性增强双马来酰亚胺树脂基复合材料制备方法，还能够增强树脂体系的导电能力。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种碳纳米管改性增强双马来酰亚胺树脂基复合材料制备方法，将超支化聚乙烯亚胺接枝CNT，将其作为BMI的改性剂，利用碳纳米管的高强韧性和多元胺对BMI的扩链反应，提高材料的强度和韧性，从而制备得到一种碳纳米管改性增强双马来酰亚胺树脂基复合材料，包括以下步骤：

S1：CNT的表面氧化：将碳纳米管加入到强氧化性酸溶液中进行分散，将得到的反应液在水浴条件下搅拌均匀，在聚四氟乙烯微孔滤膜上抽滤，并重复去离子水洗涤，直到滤液呈中性，得到CNT-COOH；

S2：CNT-PEI的制备：将处理后的碳纳米管超声分散于水中，得到CNT-COOH的悬浊液，向体系中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl)活化碳纳米管表面的羧基基团，间隔一段时间后再向体系中加入N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)保持EDC的活性，之后向体系中加入超支化聚乙烯亚胺(PEI)并在冰浴条件下搅拌反应，将反应液在纤维素微孔滤膜上抽滤，反复洗涤至滤液中性，直至滤液呈中性，然后用无水乙醇反复洗涤，得到CNT-PEI；

S3：CNT-PEI的分散：将CNT-PEI分散在乙醇中，超声并搅拌处理后得到稳定的悬浊液；

S4：在超声和搅拌的条件下，向悬浊液中滴加o,o′-二烯丙基双酚A(DBA)，并将所得体系在加热条件下进行搅拌处理，直到体系中乙醇完全烘干，得到CNT-PEI分散良好的CNT-PEI/BA胶液；