[发明专利]一种酚醛树脂接枝碳纳米管复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种酚醛树脂接枝碳纳米管复合材料及其制备方法，所述复合材料包括100重量份的酚醛树脂和0.1～5重量份的碳纳米管。复合材料的制备方法包括将叠氮化酚醛树脂与碳纳米管在溶剂Ⅰ中混合，反应完成后分离得到产物。本发明通过化学接枝的方法将酚醛树脂接枝到碳纳米管上，解决了碳纳米管容易团聚以及碳纳米管与酚醛树脂存在的界面问题，得到的复合材料具有优异的力学性能和热稳定性。

技术领域

本发明属于酚醛树脂复合材料领域，特别涉及一种酚醛树脂接枝碳纳米管复合材料及其制备方法。

背景技术

酚醛树脂由于制备原材料易得，生产工艺和设备简单，价格低廉，产品具有较好的力学性能而广泛应用于电子电气、汽车制造、机械工业等方面，使其成为最常用的热固性树脂之一。然而，伴随现代工业的不断发展，尤其是汽车、电子电气以及航空与其它高新科技方面的发展，对酚醛树脂的性能提出了更高的要求。由于对酚醛树脂的性能提高及其应用范围扩展的要求，大量增强改性的酚醛树脂应运而生。

目前，目前广泛用于与酚醛树脂改性的材料有纳米材料纳米(如纳米SiO₂)、有机材料(有机硅)、无机材料(硼化物)。碳材料比如碳纳米纤维、碳纳米管、石墨等，由于其优良的机械性能和导热性能而成为酚醛树脂改性剂的重要选择。当前绝大多数的复合材料都是采用物理共混的方法得到的，这就存在一个酚醛树脂和碳纳米管两者相容性和界面的问题，在很大程度上这将会影响复合材料的性能。为克服相容性和界面的问题，有人采用添加表面活性剂，如中国专利CN 104987657 A公开的一种耐磨纳米材料改性酚醛树脂的制备方法，将纳米粒子如纳米石墨、纳米石墨烯、纳米类富勒烯、纳米MoS₂和碳纳米管等进行表面活性剂修饰后与酚醛树脂混合制备改性酚醛树脂，但其中加入的表面活性剂的分量较高，可能会对材料性能的改善产生一定程度的限制。

发明内容

基于上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种克服相容性的碳纳米管/酚醛树脂复合材料的制备方法，且制得的复合材料具有高机械性能和热稳定性。

为了解决上述问题，本发明人进行了锐意研究，结果发现：采用化学接枝的方法得到碳纳米管/酚醛树脂复合材料，不仅可有效避免上述问题，而且复合材料在性能上也有很大的提高，从而完成本发明。

本发明的目的在于提供以下方面：

(1)一种酚醛树脂接枝碳纳米管复合材料，包括如下重量配比的组分：

酚醛树脂 100重量份，

碳纳米管 0.1～5重量份，优选为0.5～2重量份，

所述复合材料X射线衍射图谱在2θ角为18°和26°处存在衍射峰；

热重分析曲线中所述复合材料质量损失5％的温度为165℃，在500～580℃时质量损失速率最大，在800℃时的残余量为57.3％。

(2)一种酚醛树脂接枝碳纳米管复合材料的制备方法，包括将叠氮化酚醛树脂与碳纳米管在溶剂Ⅰ中混合，反应完成后分离得到复合材料，其中，

所述碳纳米管选自未经修饰处理的单壁碳纳米管或多壁碳纳米管；和/或

所述溶剂Ⅰ选自N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基乙酰胺、硝基苯、乙二醇、二甲基亚砜或二苯醚中任意一种或多种；和/或

所述叠氮化酚醛树脂与所述碳纳米管的质量比为1:(0.001～0.10)，优选为1:(0.005～0.05)；和/或

反应在120～210℃下进行10～24h，优选反应在150～180℃下进行15～20h；

优选地，反应在惰性气氛下进行，所述惰性气氛为氮气或氩气，更优选为氮气。

根据本发明提供的一种酚醛树脂接枝碳纳米管复合材料及其制备方法，具有以下有益效果：