[发明专利]一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法，所述方法将三维石墨烯骨架通过真空灌注的方法制备复合材料浆料前躯体，再采用高速搅拌超声辅助的方法制备高分散石墨烯双马树脂基复合材料浆料，最后通过梯度固化的方法制备高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料。本发明解决了现有方法无法将石墨烯高度分散到双马树脂基体当中这一难题，扩展了其应用范围，基于石墨烯填充的双马树脂浆料调配任意比例的石墨烯增强双马高温树脂复合材料，在提升双马树脂耐温的同时提升了双马树脂基体力学性能，加大了双马树脂基复合材料在应用领域竞争的优势，为纳米填充提供了一种新型的高分散制备方法。

技术领域

本发明属于材料科学技术领域，涉及一种分散石墨烯增强树脂基复合材料的制备方法。

背景技术

复合材料区别于其他传统意义上的材料，它具有多尺度、多层次、多组合、多功能的特点，可通过顶层设计对材料本身的性能进行优化，达到预期的功能化应用。先进复合材料发源于20世纪50年代，应航空、航天和国防等尖端技术领域的需求而被重视与发展。

双马树脂（BMI）具有与典型的热固性树脂相似的流动性和可模塑性，可用与环氧树脂类同的工艺方法进行加工成形；同时，BMI树脂具有良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和线膨胀系数等优良特性，克服了环氧树脂耐热性相对较低和耐高温聚酰亚胺树脂成形温度高压力大的缺点。因此结合双马树脂的优点一般应用于航空航天等一些需要轻质的同时耐高温的高精端领域。

纳米增强材料以其轻质、高强、多功能性在航空航天事业的未来发展上具有强大的推动作用。而2010年获得诺贝尔奖的新材料石墨烯更是纳米增强体家族中的翘楚。在近些年的研究当中，石墨烯增强纳米复合材料较其他纳米增强复合材料强度都要强，而质量更轻，这也正是石墨烯作为增强体在复合材料设计当中作为最佳备选材料之一的原因。并且石墨烯不仅在力学方面有卓越的性能，在电学、热学方面都有着令人瞩目的优秀性能，这也为未来航空航天事业发展中结构-功能一体化材料的设计、制备以及应用提供了一个更好的选择。工欲善其事，必先利其器。虽然未来石墨烯的应用广泛，但是石墨烯本身为二维纳米材料，无法独立应用，因此做成复合材料是其实现应用的重要途径。近年研究表明，石墨烯在基体中的分散性好与坏是影响复合材料性能高与低的决定性因素，这也是近年来研究纳米复合材料的重中之重。

发明内容

针对以上对于石墨烯增强双马树脂复合材料研究的迫切性，以及解决石墨烯在双马树脂中的分散性问题，本发明提供了一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法。本发明解决了现有方法无法将石墨烯高度分散到双马树脂基体当中这一难题，扩展了其应用范围，基于石墨烯填充的双马树脂浆料调配任意比例的石墨烯增强双马高温树脂复合材料，在提升双马树脂耐温的同时提升了双马树脂基体力学性能，加大了双马树脂基复合材料在应用领域竞争的优势，为纳米填充提供了一种新型的高分散制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、石墨烯海绵的制备：

方法一、采用改进冷冻干燥的方法进行石墨烯海绵的制备，具体步骤如下：将分散好的浓度为0.1~20mg/ml的石墨烯水溶液在低温（0℃以下）下进行冷冻，同时利用冷冻干燥法获得多孔的石墨烯海绵（密度为0.1~20mg/ml）；

方法二、采用还原的方法制备石墨烯海绵，具体步骤如下：将0.1~30mg/ml氧化石墨烯水溶液在低温（0℃以下）下进行冷冻，同时利用冷冻干燥法获得多孔的氧化石墨烯海绵（密度为0.1~30mg/ml）；采用过量的水合肼在温度70~90℃下进行24h化学还原或者在200~1000℃热还原的方法制备出石墨烯海绵；

步骤二、石墨烯增强双马树脂基复合材料前躯体的制备：