[发明专利]一种改性洋葱碳/环氧树脂复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种改性洋葱碳/环氧树脂复合材料，其特征在于：该改性洋葱碳/环氧树脂复合材料为两相结构，主体为环氧树脂基体，增强相为黑色的改性洋葱碳，改性洋葱碳均匀分散于环氧树脂基体中，该改性洋葱碳在改性洋葱碳/环氧树脂复合材料中的含量为0.1~1wt%；所述的改性洋葱碳/环氧树脂复合材料通过以下几个步骤制备得到：

步骤一：洋葱碳的制备：

以爆轰法制备的平均粒径为10纳米左右的纳米金刚石为初始原料，将其置于刚玉坩埚中，放在马弗炉里，氩气气氛，5度/min升温速率，升至1500度保温4小时然后降温，焙烧得到黑色的洋葱碳粉末；

步骤二：氧化洋葱碳的制备：

将洋葱碳固体粉末装入圆底烧瓶中，按照每0.05g洋葱碳加入200~400ml的比例加入浓硝酸，再放入磁子，将其置于120度的油浴锅中加热搅拌12h，再使用超声清洗仪超声清洗1~2h，用去离子水洗涤至中性，加入100~200ml四氢呋喃溶剂，得到氧化洋葱碳的悬浮液；

步骤三：改性洋葱碳/环氧树脂复合材料的制备：

按照每0.08g氧化洋葱碳固体中需加入0.0005~0.001mol的2,4-甲苯二异氰酸酯的比例，将2,4-甲苯二异氰酸酯加入到氧化洋葱碳的悬浮液中，磁力搅拌、水浴加热至75~85℃条件下反应12h以上，得到改性洋葱碳，然后加入胺类固化剂，胺类固化剂添加量按照公式：胺质量/100g环氧树脂=胺中活泼氢当量×环氧值计算，继续在磁力搅拌条件下于75~85℃条件下反应12h以上，然后照改性洋葱碳在复合材料中添加量为0.1~1wt%的比例添加环氧树脂，搅拌均匀后于70℃以上、环氧树脂固化温度以下，气体压力为0.05~0.1Mpa的真空条件下减压蒸馏，将四氢呋喃从液体体系中除去，直到无液体蒸出为止，将得到的混合液体中含有的气泡抽出，恢复常压后，将混合液体注入准备好的模具中，升温到环氧树脂的固化温度进行固化，固化时间为2h以上，真空压0.05~0.1MPa，固化完全后冷却至室温，脱模，得到满足要求的改性洋葱碳/环氧树脂复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种改性洋葱碳/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的改性洋葱碳/环氧树脂复合材料的冲击强度为1~3KJ/m²。

3.根据权利要求1所述的一种改性洋葱碳/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的改性洋葱碳/环氧树脂复合材料为黑色固体。

4.根据权利要求1所述的一种改性洋葱碳/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的改性洋葱碳在四氢呋喃溶剂中存在厚度为1~4nm，颗粒尺寸0.2~0.4μm。

5.根据权利要求1所述的一种改性洋葱碳/环氧树脂复合材料，其特征在于：所述的环氧树脂为环氧862。

6.一种改性的洋葱碳/环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：具体包括以下几个步骤：

步骤一：洋葱碳的制备：

以爆轰法制备的平均粒径为10纳米左右的纳米金刚石为初始原料，将其置于刚玉坩埚中，放在马弗炉里，氩气气氛，5度/min升温速率，升至1500度保温4小时然后降温，焙烧得到黑色的洋葱碳粉末；

步骤二：氧化洋葱碳的制备：

将洋葱碳固体粉末装入圆底烧瓶中，按照每0.05g洋葱碳加入200~400ml的比例加入浓硝酸，再放入磁子，将其置于120度的油浴锅中加热搅拌12h，再使用超声清洗仪超声清洗1~2h，用去离子水洗涤至中性，加入100~200ml四氢呋喃溶剂，得到氧化洋葱碳的悬浮液；

步骤三：改性洋葱碳/环氧树脂复合材料的制备：

按照每0.08g氧化洋葱碳固体中需加入0.0005~0.001mol的2,4-甲苯二异氰酸酯的比例，将2,4-甲苯二异氰酸酯加入到氧化洋葱碳的悬浮液中，磁力搅拌、水浴加热至75~85℃条件下反应12h以上，得到改性洋葱碳，然后加入胺类固化剂，胺类固化剂添加量按照公式：胺质量/100g环氧树脂=胺中活泼氢当量×环氧值计算，继续在磁力搅拌条件下于75~85℃条件下反应12h以上，然后照改性洋葱碳在复合材料中添加量为0.1~1wt%的比例添加环氧树脂，搅拌均匀后于70℃以上、环氧树脂固化温度以下，气体压力为0.05~0.1Mpa的真空条件下减压蒸馏，将四氢呋喃从液体体系中除去，直到无液体蒸出为止，将得到的混合液体中含有的气泡抽出，恢复常压后，将混合液体注入准备好的模具中，升温到环氧树脂的固化温度进行固化，固化时间为2h以上，真空压力0.05~0.1MPa，固化完全后冷却至室温，脱模，得到满足要求的改性洋葱碳/环氧树脂复合材料。