[发明专利]一种碳纳米管树脂基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种碳纳米管树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：使用均质机对碳纳米管和液态树脂进行预混合，得到预混料；使用三辊机对预混料进一步加工，利用三辊机的剪切力使得碳纳米管均匀的分散在液态树脂中，得到混料；使用高速搅拌机对混料和配比好的固化剂在油浴锅中进行混合，得到母料；将母料浇注到模具中；使用真空干燥箱对母料进行排气处理，得到无气泡的母料；使用鼓风烘箱对母料进行固化处理，得到碳纳米管树脂基复合材料。本发明提出的方法在有效打破碳纳米管团聚的同时，不破坏碳纳米管原始长度，得到碳纳米管均匀分散的高性能复合材料；该方法解决了高粘度混料难以搅拌的问题，为碳纳米管复合材料的制备创造了条件。

技术领域

本发明涉及碳纳米管领域，具体涉及一种碳纳米管树脂基复合材料的制备方法。

背景技术

树脂基复合材料广泛的应用于航空发动机的冷端，比如风扇叶片、风扇机匣和导流板等。目前，航空发动机冷端使用的树脂基复合材料的增强相为碳纤维。相比于碳纤维，碳纳米管具有更加卓越的力学性能，是制备树脂基复合材料的理想增强相。但是碳纳米管树脂基复合材料在制备的过程中存在三个难题：(1)碳纳米管之间的强范德瓦尔斯力使其存在团聚现象，如何有效的打破碳纳米管的团聚；(2)对碳纳米管进行分散处理时，容易将碳纳米管切断，如何在不破化碳纳米管结构的境况下对碳纳米管进行分散处理；(3)碳纳米管和液态树脂的混料在常温下粘度很高，不能流动，如何对混料进行搅拌？

目前，主流的分散方法为球磨处理，超声波处理和强酸化学处理。球磨处理对碳纳米管的分散效果不明显，并且会使部分团聚更加密实；超声波处理和强酸化学处理分散效果较好，但是能量较大的超声波和强酸的强氧化作用会破坏碳纳米管的结构，甚至将长碳纳米管切成几段短碳纳米管，严重影响材料的力学性能。

发明内容

本发明目的在于克服现有制备技术中存在的不足，提出一种碳纳米管树脂基复合材料的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种碳纳米管树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1)使用均质机对碳纳米管和液态树脂进行预混合，得到预混料；

步骤2)使用三辊机对步骤1)所得预混料进一步加工，将预混料在不同辊间距下进行剪切分散，中间辊和出料辊的间距按50,35,25,15,10 and 5μm依次递减，同时入料辊和中间辊的间距是中间辊和出料辊的间距的2倍，即按100,70,50,30,20 and 10μm依次递减；其中在中间辊和出料辊间距5μm时进行10次剪切分散处理，得到高分散度的混料；

步骤3)将装有步骤2)所得混料的烧杯放入60℃油浴锅中，加入固化剂，使用高速搅拌机进行混合搅拌，得到高分散度的母料；

步骤4)将步骤3)所得母料浇注到模具中；

步骤5)使用真空干燥箱对模具中的母料进行排气处理，得到无气泡的母料；

步骤6)将步骤5)所得无气泡的母料放入鼓风烘箱中进行固化，固化后在鼓风烘箱内自然冷却到室温，得到碳纳米管树脂基复合材料。

进一步的，所述步骤1)中均质机转速2500rpm，混合60s。

进一步的，所述步骤1)中液态树脂包括双酚A型环氧树脂。

进一步的，所述步骤2)中三辊机的入料辊、中间辊和出料辊的转速比为1：3：9，其中出料辊的转速为300rpm。

进一步的，所述步骤3)中固化剂包括甲基六氢苯酐，甲基六氢苯二甲酸酐。

进一步的，所述步骤1)和步骤3)中碳纳米管、液态树脂和固化剂的投料比为3：85：86。

进一步的，所述步骤3)中高速搅拌机在1000rmp下搅拌40分钟。