[发明专利]一种环氧树脂-碳纳米管阻燃复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种环氧树脂‑碳纳米管阻燃复合材料及其制备方法。所述环氧树脂‑碳纳米管阻燃复合材料，包括表面修饰阻燃剂的碳纳米管和环氧树脂，采用碳纳米管经过表面改性、接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯、键合三聚氰胺盐类阻燃剂分散于环氧树脂中，其添加量为环氧树脂的0.1～15wt.%。所述的制备方法，在碳纳米管表面修饰硅烷偶联剂，通过聚合反应将甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝到碳纳米管表面，经过开环反应将三聚氰胺盐类阻燃剂键合到碳纳米管表面；将制备的表面键合阻燃剂的碳纳米管分散于环氧树脂中，形成环氧树脂‑碳纳米管均匀分散体系；加入固化剂得到本发明环氧树脂‑碳纳米管阻燃复合材料。具有优良的阻燃、导热和力学性能，制备方法简单。

技术领域

本发明属于复合材料领域，更具体地，涉及一种环氧树脂-碳纳米管阻燃复合材料及制备方法。

背景技术

环氧树脂以其优异的性能被广泛的应用于塑料工业、电器材料、电子封装材料、复合材料、胶黏剂等诸多领域。但其固化产物由于性脆，韧性较差，耐冲击性能较差，容易开裂，特别是易燃的缺陷影响了环氧树脂的进一步广泛应用。因此，提升环氧树脂的阻燃性能是人们一直追求的目标。

强度和韧性是聚合物结构材料最重要的两项力学性能指标。通常，无机填料改性能有效地提高聚合物基体的强度，但往往降低其韧性。常用的增韧手段，如弹性体增韧，却造成聚合物材料强度较大幅度的下降。同时增强增韧成为环氧树脂改性的难点和研究重点。另一方面，添加阻燃剂是有效提高环氧树脂阻燃性能的有效途径, 但是阻燃复合材料在长期使用的过程中易出现阻燃剂泄漏和渗出的情况，从而导致复合材料的阻燃性能下降及材料使用环境的阻燃剂污染问题；同时添加的阻燃剂本身强度不够，三聚氰胺盐类阻燃剂通常都以无机盐颗粒形式加入环氧树脂基体，而导致环氧树脂阻燃复合材料的机械强度下降，不宜用作高性能阻燃材料。在这种背景下，研究一种高强度高韧性高阻燃性能的环氧树脂基复合材料便有重大的科学和经济意义。

中国发明专利申请CN201610959072.8公开了一种滑石粉/废胶粉改性的耐候阻燃的玻纤增强PA66电力金具材料，以PA66、玻璃纤维、三聚氰胺氰尿酸盐、硼酸锌、次磷酸铝、竹炭、碳纤维、硅橡胶、水性聚氨酯、马来酸酐接枝聚丙烯、牛血清白蛋白溶液、六钛酸钾晶须、氧化石墨烯、滑石粉、废胶粉、多壁碳纳米管、羟基丙烯酸树脂、硅土、脂肪族聚异氰酸酯等为原料。该发明采用硼酸锌对三聚氰胺氰尿酸盐进行包覆，得复合阻燃剂；以牛血清白蛋白改性玻璃纤维表面，利用静电吸附原理制备氧化石墨包覆的玻璃纤维复合材料；制备了含有硅土的丙烯酸聚氨酯复合涂料，喷涂在PA66上形成涂层，具有更好的耐腐蚀性、良好的力学性能；得到一种滑石粉/废胶粉改性的耐候阻燃的玻纤增强PA66电力金具材料。

中国发明专利申请CN201610959598.6公开了一种碳纤维增强的耐腐蚀型PA66/PP电力金具材料，以PA66、碳纤维、玻璃纤维、聚丙烯、三聚氰胺氰尿酸盐、硼酸锌、次磷酸铝、竹炭、硅橡胶、水性聚氨酯、马来酸酐接枝聚丙烯、牛血清白蛋白溶液、六钛酸钾晶须、氧化石墨烯、多壁碳纳米管、环氧树脂、空心玻璃微珠、邻苯二甲酸二丁酯、二甲基硅油、聚酰胺、马来酸酐接枝POE、环氧树脂、瓜尔胶、二乙烯三胺、石油沥青、硅溶胶、水玻璃等为原料。该发明采用硼酸锌对三聚氰胺氰尿酸盐进行包覆，得复合阻燃剂；以牛血清白蛋白改性玻璃纤维表面，利用静电吸附原理制备氧化石墨包覆的玻璃纤维复合材料；碳纤维增强PA66具有优异的力学性能、自润滑性和导电性能；得到一种碳纤维增强的耐腐蚀型PA66/PP电力金具材料。