[发明专利]一种氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及密胺树脂材料领域，尤其涉及一种氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂及其制备方法。

背景技术

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的具有二维平面蜂窝状晶格结构的碳质材料，其独特的纳米结构决定其具有一系列优异的性能，理论比表面积高达2600㎡/g；导热系数高达5000W/(m.K)，为金刚石的5倍，强度是已知材料中最高的，达130GPa，是钢的100多倍，目前，石墨烯被认为在功能性复合材料、纳米器件、储能材料以及催化剂载体等方面有着广泛的应用空间。

利用石墨烯的优异性能，制备石墨烯/聚合物复合材料，首先要解决石墨烯在聚合物中稳定分散的问题，氧化石墨烯表面带有许多含氧官能团，尽管氧化作用一定程度破坏了石墨烯的晶格结构，但是这些官能团能与聚合物形成强烈的相互作用，从而改善复合材料的性能。制备氧化石墨烯/聚合物复合材料的方法主要有溶液共混法、熔融共混法、原位聚合插层法。

密胺树脂即三聚氰胺－甲醛树脂，是一种应用广泛的热固性塑料。通过使用氧化石墨烯进行聚合改性，可以改善树脂的热稳定性，导电性，导热性。但是单一的氧化石墨烯对树脂的性能改进有限，还需要进行进一步改进树脂的性能，可以通过改善工艺和成分来改善树脂的性能；例如需要提高强度、耐水能力、热稳定性、耐磨性、硬度、对化学药物的抵抗能力、韧性差易破裂、储存期短等性能，使得该树脂更广泛的用于家具、车辆、建筑等方面。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂，该树脂的导热性、耐磨性、抗弯强度和断裂韧性好。

本发明的技术方案如下：

一种氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂，其特征在于由下列重量份的原料制成：氧化锆纳米管2-3、三聚氰胺20-25、37%甲醛水溶液40-45、氧化石墨烯1.8-2.1、甲基丙烯酸三氟乙酯0.7-0.9、聚丙烯腈0.7-0.9、二甲基甲酰胺适量、聚氧化乙烯0.2-0.3、二甲基甲酰胺/二氯甲烷体积比为1:1 复合溶剂适量、叔丁基过氧化氢0.3-0.5、柠檬酸适量、碱性pH 值调节剂AMP-95适量、乙醇适量。

所述的氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂的生产方法，其特征在于：

（1）将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，配制成4wt%的溶液；将聚氧化乙烯溶于二甲基甲酰胺/二氯甲烷体积比为1:1 复合溶剂，配制成4wt%的溶液，再将上述两种溶液混合均匀，加入氧化锆纳米管、氧化石墨烯，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸三氟乙酯、叔丁基过氧化氢，加热至60-70℃，搅拌反应1-2个小时，过滤，将滤饼用乙醇清洗2-3次，得到改性的氧化石墨烯。

（2）将三聚氰胺、37%甲醛水溶液混合，加热至70-75℃，搅拌直到全部溶解，再加入第（1）步得到的改性的氧化石墨烯，搅拌10-20分钟，加入碱性pH 值调节剂AMP-95，调节pH 值为8-9，反应3-4小时，得到含氧化石墨烯的密胺树脂预聚体；

（3）将预聚体置于30℃真空烘箱中，除去水后用柠檬酸调节pH值为5-6，50℃烘箱中固化8-9小时成型，得到氧化石墨烯／密胺树脂复合材料。

本发明的有益效果

本发明树脂使用氧化石墨烯和氧化锆纳米管进行改性，改善了树脂的导热性、耐磨性，提高了树脂的抗弯强度和断裂韧性；本发明生产工艺能够提高氧化锆纳米管和氧化石墨烯的分散均匀性，复合材料表面和断面都没有明显的颗粒团聚现象，提高了结合强度，提高了密胺树脂的韧性和抗弯性能。

具体实施方式

一种氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂，由下列重量份的原料制成：氧化锆纳米管2.5、三聚氰胺23、37%甲醛水溶液43、氧化石墨烯2、甲基丙烯酸三氟乙酯0.7-0.9、聚丙烯腈0.8、二甲基甲酰胺适量、聚氧化乙烯0.2、二甲基甲酰胺/二氯甲烷体积比为1:1 复合溶剂适量、叔丁基过氧化氢0.4、柠檬酸适量、碱性pH 值调节剂AMP-95适量、乙醇适量。

所述的氧化锆纳米管和氧化石墨烯复合密胺树脂的生产方法，其特征在于：

（1）将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，配制成4wt%的溶液；将聚氧化乙烯溶于二甲基甲酰胺/二氯甲烷体积比为1:1 复合溶剂，配制成4wt%的溶液，再将上述两种溶液混合均匀，加入氧化锆纳米管、氧化石墨烯，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸三氟乙酯、叔丁基过氧化氢，加热至65℃，搅拌反应1.5个小时，过滤，将滤饼用乙醇清洗2次，得到改性的氧化石墨烯。