[发明专利]一种镀镍石墨烯定向增强环氧树脂的制备方法

说明书

本发明属于纳米复合材料技术领域，具体涉及一种镀镍石墨烯定向增强环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：氧化还原法制备石墨烯；石墨烯镀镍处理得到镀镍石墨烯；环氧树脂与镀镍石墨烯进行高速搅拌，超声共混得到镀镍石墨烯改性环氧树脂、再通过磁场作用，使石墨烯片层在固化过程中发生偏转形成导热通路从而增强环氧树脂基体的电学、热学等性能；本发明对石墨烯进行镀镍处理，增加石墨烯的顺磁性；将环氧树脂和镀镍石墨烯混合液在磁场中进行取向处理，固化后制备出石墨烯定向增强环氧树脂复合材料。

技术领域

本发明涉及纳米复合材料技术领域，特别涉及一种镀镍石墨烯定向增强环氧树脂的制备方法，更具体的说是用超声混合方法及磁场条件下固化制备出各向异性的复合材料。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子通过sp2杂化，紧密堆积而成的二维蜂窝状平面结构碳材料；作为一种二维蜂窝状结构单原子厚度的石墨片，石墨烯具有一系列独特的力学、电学以及热学性质；石墨烯的弹性模量达到l. 0 TPa，断裂强度能达到130 GPa；理论上单原子层的石墨烯热导率可达5000 W（/ m·K）；室温下热胀系数为-1. 5×10-6/K，另外，石墨烯具有良好的导电性，其导电率可以达到6 000 S/cm。

目前常用的方法是利用氧化石墨烯作为前驱体制备石墨烯。

金属镍不仅具有较高的导热、导电性，还具有较高的导磁性，且耐空气腐蚀，在潮湿的环境中也很稳定；将金属镍与石墨烯复合不仅在电子行业、电磁吸波材料方面应用广泛，在金属复合材料方面也有广阔的应用前景，可以作为高硬度、耐磨性、可焊接、自润滑、高导热材料的填充应用于冶金领域。

环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物，由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。

石墨烯提高聚合物性能的关键在于其在树脂中的分散性和界面相容性，石墨烯与聚合物复合材料加工方法主要有三种：原位聚合、溶液共混、熔融共混。

石墨烯的分散方法比较传统，主要通过超声分散和机械搅拌的方法。

然而，众所周知，石墨烯的分散性并不是很好，石墨烯加入到环氧树脂中很容易产生团聚现象，可能会影响环氧树脂的耐热性，耐化学性能等，因此有必要发明一种提高石墨烯在环氧树脂中的分散性，使环氧树脂的韧性、强度等性能得到有效方法。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种镀镍石墨烯定向增强环氧树脂的制备方法。

本发明通过hummer法制备的氧化石墨烯进行还原镀镍处理得到镀镍石墨烯，利用超声共混法制备镀镍石墨烯/环氧树脂复合材料,利用超声波振动使石墨烯纳米片层均匀分散，再通过磁场作用，使石墨烯片层在固化过程中发生偏转形成导热通路从而增强环氧树脂基体的力学、热学等性能。

本发明的技术方案是这样的：

一种镀镍石墨烯定向增强环氧树脂的制备方法，包括如下步骤：

（1）通过改进Hummers法将天然石墨烯氧化成氧化石墨烯，并通过离心、氨水调PH等手段得到中性的氧化石墨烯；

（2）将步骤（1）中的氧化石墨烯进行化学还原得到石墨烯；

（3） 将步骤（2）中的石墨烯进行镀镍处理得到镀镍石墨烯；

（4）将步骤（3）中的镀镍石墨烯与预热环氧树脂进行高速搅拌和超声共混得到分散均匀的镀镍石墨烯环氧树脂浆料；

（5）将步骤（4）中镀镍石墨烯环氧树脂浆料和环氧树脂固化剂共混，充分混合后除气泡，在磁场下对所述混合液进行取向处理，固化制得各向异性的镀镍石墨烯环氧树脂复合材料。