[发明专利]一种耐磨耐热环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨耐热环氧树脂复合材料的制备方法，属于高分子复合材料领域。

背景技术

近年来，石墨烯作为当前最理想的二维纳米材料以其优异的性能吸引了广大学者的眼球，因此，近年来，石墨烯的制备方法越来越完善，但是对于其获得广泛的应用，依然存在不小的问题。石墨烯具有很强的化学稳定性，其片层之间的分子间作用力很强，因此容易团聚，并且不溶于水和常见的有机溶剂，这些问题都为其获得广泛的应用带来了巨大的阻碍。而作为石墨烯的衍生物—氧化石墨烯的官能团与石墨烯类似，只是在二维基面上和边缘处连有一些含氧官能团，这些官能团的存在破坏了石墨烯的共轭π键结构，虽然使之成为绝缘体，但也赋予了其在水中良好的分散性。而且通过Hummers法制备氧化石墨烯，原材料成本低，方法过程无污染，易操作，为氧化石墨烯的广泛应用提供了可靠前景。

长时间的摩擦会产生巨大的热量，因此，热稳定性对于一种耐磨性环氧树脂体系同样是不可或缺的。

聚酰亚胺是一类拥有出色的热力学性能的高分子聚合物，这也使得这一类材料在某些领域已经取代了玻璃和金属。除工业领域以外，聚酰亚胺甚至已经被广泛应用于日常生活中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐磨耐热环氧树脂复合材料的制备方法，可有效的改善环氧树脂体系的耐磨性和热稳定性。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种耐磨耐热环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

1)按氧化石墨烯、环氧树脂、有机溶剂的配比为：0.01g～0.025g:25g:20～50mL(即氧化石墨烯占环氧树脂含量的0.04％～0.1％，将氧化石墨烯在有机溶剂中配置成0.5mg/ml的溶液)，将氧化石墨烯超声分散在有机溶剂中，然后加入环氧树脂，搅拌后放入真空干燥箱中加热，去除有机溶剂(在该过程中，定时对体系进行搅拌防止在除去溶剂的过程中氧化石墨烯发生团聚)，得到分散有氧化石墨烯的环氧树脂体系；

2)按纳米聚酰亚胺微球(纳米尺寸40-100nm)、环氧树脂、有机溶剂的配比为：0.1g～0.25g:25g:20～50mL(纳米聚酰亚胺微球占环氧树脂含量的0.4％～1％，将聚酰亚胺纳米微球在有机溶剂中配置成5mg/ml的溶液)，选取纳米聚酰亚胺微球和有机溶剂；将纳米聚酰亚胺微球超声分散在有机溶剂中，得到纳米聚酰亚胺微球溶液；

3)将纳米聚酰亚胺微球溶液倒入分散有氧化石墨烯的环氧树脂体系中，搅拌均匀后放入真空干燥箱中加热，去除有机溶剂(同样的在该过程中，为了防止纳米聚酰亚胺微球在析出的过程中发生团聚，定时对该体系进行搅拌)，得到分散有氧化石墨烯和纳米聚酰亚胺微球的环氧树脂体系；

4)按环氧树脂、固化剂、促进剂的配比为：25g:0.5g～32.5g:0～2.5g(最佳配比为：25g:7.5g:0.5g)，选取固化剂和促进剂；步骤3)得到的分散有氧化石墨烯和纳米聚酰亚胺微球的环氧树脂体系中加入固化剂和促进剂，搅拌均匀后，至于恒温干燥箱中对体系进行固化，得到耐磨耐热环氧树脂复合材料。

所述的有机溶剂选自丙酮、甲苯、四氢呋喃、吡啶、二甲亚砜、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺、丁酮、乙醇、二氯甲烷、乙醚、氯仿中一种或几种按任意配比混合。

所述的环氧树脂选自双酚A环氧树脂、酚醛环氧树脂、双酚F环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂以及有机硅改性的环氧树脂中一种或几种按任意配比混合。

所述的真空干燥箱中加热的温度为50～90℃，加热时间为3～7小时。

所述的固化剂选自酸酐类、脂肪族胺类、改性胺类、咪唑类、芳香胺类中一种或几种按任意配比混合。

自酸酐类固化剂具体有：顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、十二烯基琥珀酸酐、六氢苯二甲酸酐；脂肪族胺类固化剂具体有：乙二胺、二乙撑三胺、三乙撑四胺、苯二甲胺；改性胺类固化剂具体有：120固化剂(β-羟乙基乙二胺)、593固化剂(二乙撑三胺与环氧丙烷丁基醚加成物)、703固化剂(苯酚、甲醛、乙二胺缩合物)、591固化剂(氰乙基化二乙撑三胺)；咪唑类固化剂具体有：咪唑、2-甲基咪唑、2-乙基-4-甲基咪唑、704固化剂(2-甲基咪唑与环氧丁基醚加成物)；芳香胺类固化剂具体有：间苯二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯基砜。

所述的促进剂选自脂肪胺型、酸酐型、聚醚胺型中一种或几种按任意配比混合。