[发明专利]一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用，通过制备的季戊四醇四巯基丙酸酯环氧树脂预聚物(PPTM)固化剂进行固化，调整石墨烯用量、固化剂用量、固化剂种类等进行优化组合，制备包含石墨烯的环氧树脂复合高分子材料，该高分子材料具有固化速度快，石墨烯在基材中分散较为均匀，石墨烯和环氧树脂相容性好，所得材料力学性能好，成本低廉，制备方法简单，对环境污染小等特点。

技术领域

本发明属于高分子材料科学领域，尤其是涉及一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用。

背景技术

环氧树脂主要应用于涂料、土木工程、材料工程、电子电气工业和少量粘合剂。但在2010年，环氧树脂的应用领域发生了明显的变化，其在胶黏剂领域的应用大大增加，并且越来越广泛。同时，环氧树脂在电子、电器、航空航天、涂料等领域有着广泛的应用。其中，改性涂料应用最为广泛，改性涂料表现出更优良的性能，受到人们的青睐。

环氧树脂的发展空间巨大，市场对环氧树脂的需求也不断增加，对其性能要求也在逐渐提高，高拉伸强度、快速固化、耐高温、耐高压、低污染等都是环氧树脂未来的发展趋势。

另一方面早在20世纪人们就对石墨烯复合材料的制备进行了初步的探索，但是当时由于当时研究手段及科技水平的有限，对这些复合材料的应用开发研究并没有得到足够的重视和推广。直到石墨烯在2004年在实验室被成功制备出来，才被广泛应用，在2006年Ruoff等人获得到了拥有比较好的分散性及稳定性的石墨烯，并在此基础上合成出具有比较好的导电性的石墨烯高分子复合材料，从那以后，石墨烯复合材料的研究和应用才开始获得应有的重要性并引起越来越多的关注。

由于低成本，并且自身有着许多优异的性能，石墨烯在电子器件及通信等领域广泛被应用。石墨烯复合材料具有高强度、优良的导电性和良好的传热性能。因此，石墨烯复合材料的制备和应用受到了研究者的广泛关注。但是石墨烯由于自身反应活性差，与高分子的相容性较差，因此难以与高分子材料直接复合。所以如何通过简单有效的方法制备出石墨烯复合高分子材料，并且使其性能得到更好的提高成了人们急需解决的重大难题。

随着科学技术的发展，人们对环氧树脂快速固化体系的需求越来越广泛，它在汽车维修、机械加工、船舶舱室油漆等行业中起着非常重要的作用，可以大大节约时间，提高施工进度从而达到快速施工、粘结、修补等目的。以环氧树脂(128)为粘结剂，结合强度高、收缩性能好、收缩率低、粒径大、耐候性好等特点，与合成固化剂结合使用，能克服石墨烯与高分子材料相容性差的问题，使其均匀分散于其中，进而得到具有优异性能的石墨烯/环氧树脂复合高分子材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用，解决了现有技术中石墨烯反应活性低，与高分子材料相容性差，进而分散性差，难以与高分子材料直接复合的技术问题。所得复合高分子材料具有制备简单，使用方便，拉伸强度、断裂伸长率等力学性能优异，固化成型时间短，价格低廉等特点。

本发明采用如下技术方案为：

一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用，所述环氧树脂复合材料是由A组分和B组分复合固化得到，所述A组分包括石墨烯、环氧树脂(128)，所述B组分包括固化剂、催化剂,所述固化剂为季戊四醇四巯基丙酸酯环氧树脂预聚物(PPTM),所述石墨烯的用量为环氧树脂(128)质量的5-15％。

所述石墨烯-环氧树脂复合高分子材料中固化剂(PPTM)与环氧树脂(128)的质量比为1：1-1:3。

所述催化剂为(三-(二甲胺基甲基)苯酚)或苄基二甲胺，用量为环氧树脂(128)质量的1％-5％。

所述固化时间为99-261秒。

所述材料的拉伸强度为6.75-28.29N/mm。

一种石墨烯在环氧树脂复合材料中的应用方法，其特征在于所述应用方法包括如下步骤：