[发明专利]一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，其特征在于：由重量比为1/5～5/1的碳纳米管环氧树脂固化剂和环氧树脂混合固化而成，其中，碳纳米管环氧树脂固化剂由重量比为1/100～1/5的碳纳米管和接枝于该碳纳米管上的非异氰酸酯聚氨酯组成；

其中，所述碳纳米管环氧树脂固化剂的制备方法为：

(1)将碳纳米管1重量份和强氧化性酸10～150重量份混合，以0～100kHz频率的超声波反应0.1～100小时，然后加热至20～100℃，搅拌并反应0.1～100小时，超滤膜抽滤，反复洗涤至溶液呈中性，在20～200℃温度下真空干燥获得羧基化碳纳米管；

(2)将步骤(1)所得羧基化碳纳米管1重量份和酰氯化试剂1～100重量份混合，然后加热至20～100℃，搅拌并反应1～100小时，抽滤，反复洗涤除去酰氯化试剂，真空干燥后获得酰氯化碳纳米管；

(3)将步骤(2)所得酰氯化碳纳米管1重量份和非异氰酸酯聚氨酯1～100重量份混合，然后加热至20～180℃，搅拌并反应1～100小时，获得碳纳米管环氧树脂固化剂。

2.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，其特征在于：所述碳纳米管为单层碳纳米管、多层碳纳米管中的一种或者两种的组合。

3.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，其特征在于：所述非异氰酸酯聚氨酯由具有通式(III)的氨基化合物和具有通式(IV)的环碳酸酯聚合而成：

H₂N-R₁-NH₂

式(III)，

其中，R₁为脂肪族化合物、脂环族化合物、聚醚寡聚物或聚酯寡聚物，

R₂为脂肪族化合物、脂环族化合物、芳香族化合物、烷基取代芳香族化合物、聚醚寡聚物或聚酯寡聚物。

4.根据权利要求3所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，其特征在于：所述胺基化合物及环碳酸酯的重量比为21/20～2/1，聚合的温度为室温～180℃。

5.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂、双酚S型环氧树脂、有机硅改性双酚A型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂、线性酚醛型环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂、四溴双酚A环氧树脂中的任意一种或两种以上的组合。

6.根据权利要求1所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料，其特征在于：所述强氧化性酸为20～100wt％硫酸、0.1～70wt％硝酸以1/100～100/1的体积比混合而成。

7.根据权利要求1～6任意一项所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

(1)将碳纳米管1重量份和强氧化性酸10～150重量份混合，以0～100kHz频率的超声波反应0.1～100小时，然后加热至20～100℃，搅拌并反应0.1～100小时，超滤膜抽滤，反复洗涤至溶液呈中性，在20～200℃温度下真空干燥获得羧基化碳纳米管；

(2)将步骤(1)所得羧基化碳纳米管1重量份和酰氯化试剂1～100重量份混合，然后加热至20～100℃，搅拌并反应1～100小时，抽滤，反复洗涤除去酰氯化试剂，真空干燥后获得酰氯化碳纳米管；

(3)将步骤(2)所得酰氯化碳纳米管1重量份和非异氰酸酯聚氨酯1～100重量份混合，然后加热至20～180℃，搅拌并反应1～100小时，获得碳纳米管环氧树脂固化剂；

(4)将环氧树脂和步骤(3)所得碳纳米管环氧树脂固化剂以1/5～5/1的重量比混合均匀，固化后得到非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料。

8.根据权利要求7所述的一种非异氰酸酯聚氨酯碳纳米管改性环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述强氧化性酸为20～100wt％硫酸、0.1～70wt％硝酸以1/100～100/1的体积比混合而成。