[发明专利]一种用于改性环氧树脂的碳纳米管预分散体及其制备方法

说明书

本发明涉及碳纳米管领域，涉及一种用于改性环氧树脂的碳纳米管预分散体及其制备方法。所述碳纳米管预分散体是一种能够在环氧树脂中有效分散的碳纳米管添加剂，该碳纳米管预分散体可有效分散单壁、双壁及多壁碳纳米管。该碳纳米管预分散体制备工艺为：选用环氧低聚物、润湿剂和分散剂充分混合得到良载体；将良载体与碳纳米管在三辊机研磨作用下，得到碳纳米管预分散体。制备该碳纳米管预分散体只需两步反应，简单易行。本碳纳米管预分散体用于改善环氧树脂抗静电等级，具有添加量少、分散周期短、碳纳米管分散性好、环氧树脂稳定性好等优点，可广泛应用于各种抗静电的碳纳米管复合环氧树脂，具有重要商业应用价值。

技术领域

本发明属于材料领域，涉及一种用碳纳米管预分散体改善环氧树脂性能的用于改性环氧树脂的碳纳米管预分散体及其制备方法。

背景技术

碳纳米管由于其优异的电学性能和力学性能，自发现以来，就受到人们极大的兴趣。碳纳米管的力学强度比普通碳纤维、玻璃纤维等聚合物常用的增强材料高3个数量级。如何将碳纳米管有效、便捷、简单地分散在聚合物材料中，用以改善聚合物材料的电学性能和力学性能一直是国内外学者所关心的热点：纳米复合材料。因此，制备碳纳米管复合材料最大的关键在于改善碳纳米管在聚合物中的分散性，增强碳纳米管与聚合物之间的相互作用力，现目前制备碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料主要是直接将碳纳米管与环氧树脂进行剪切共混。

环氧树脂是现今应用较为广泛的热固性树脂材料，但是环氧树脂固化后通常有这样一些缺陷：脆性高、耐热性差、耐冲击性差、抗静电性差等缺点，使得单纯使用环氧树脂受到了一定的限制，因此针对环氧树脂的复合成为了行业内重要的研究课题。

用碳纳米管改性环氧树脂，制备碳纳米管环氧树脂复合材料是改善环氧树脂力学强度、电学性能等的有效手段之一。由于碳纳米管作为“工业味精”，其材料的尺寸很小以及添加量较少，在改善环氧树脂导电性能和力学强度的同时不影响材料的其他综合性能，因此，碳纳米管在复合材料应用过程中有着极大的应用前景。尽管，行业内已有不少关于碳纳米管改善环氧树脂性能的报道，但是都无法很好的解决碳纳米管快速、便捷、有效的分散问题以及如何有效降低碳纳米管最低阈值的问题。

发明内容

本发明公开了一种用于改性环氧树脂的碳纳米管预分散体及制备和使用方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为达到上述目的，本发明的方案是：一种用于改性环氧树脂的碳纳米管预分散体，所述碳纳米管预分散体的各个组分的质量份数为：

进一步，所述环氧低聚物为双酚A缩水甘油醚低聚物、溴化双酚A缩水甘油醚低聚物、环氧-线型酚醛低聚物、酚醛加合缩水甘油醚低聚物、脂肪族二醇缩水甘油醚低聚物、芳香族缩水甘油醚低聚物或缩水甘油酯低聚物。

进一步，所述分散剂为阳离子性表面活性剂、阴离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂或大分子型表面活性剂。

进一步，所述润湿剂为脂肪酸类润湿剂、聚酯/聚醚聚合物类润湿剂或高分子量润湿剂。

进一步，所碳纳米管包括采用催化裂解、电弧放电、模板法或激光蒸发法制备的单壁、双壁或多壁碳纳米管；管径为1～50nm，长度为0.1～50μm，且无需经过任何酸化和纯化处理。

本发明的另一目的是提供一种制备上述的碳纳米管预分散体的方法，具体包括以下步骤：

S1)制备良载体；

S2)将碳纳米管与良载体进行混合并搅拌均匀，经三辊机充分研磨，最终得到碳纳米管预分散体。

进一步，所述S1)具体工艺为：

将环氧低聚物、碳管润湿剂和碳管分散剂按比例混合，先用高速搅拌机搅拌20-40min至混合均匀，得到良载体。