[发明专利]氧化石墨烯改性粉末丁腈橡胶环氧树脂复合材料及方法

说明书

本发明涉及复合材料技术领域，且公开了氧化石墨烯改性粉末丁腈橡胶环氧树脂复合材料，由如下重量份数的原料制成：氧化石墨烯8‑10份，粉末丁晴橡胶10‑16份，环氧树脂乳液50‑70份，固化剂30‑50份，改性剂5‑7份。本发明所制得的复合材料不仅具备氧化石墨烯、粉末丁腈橡胶和环氧树脂的优异性能，还能降低复合材料的热分解率和收缩率，同时提高了抗冲击强度和抗弯曲强度，具有广阔的市场前景，利于推广。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体为氧化石墨烯改性粉末丁腈橡胶环氧树脂复合材料及方法。

背景技术

氧化石墨烯薄片是石墨粉末经化学氧化及剥离后的产物，氧化石墨烯是单一的原子层，可以随时在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，其结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。氧化石墨烯可视为一种非传统型态的软性材料，具有聚合物、胶体、薄膜，以及两性分子的特性。氧化石墨烯长久以来被视为亲水性物质，因为其在水中具有优越的分散性，但是，相关实验结果显示，氧化石墨烯实际上具有两亲性，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。因此，氧化石墨烯可如同界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量。其亲水性被广泛认知。氧化石墨烯，作为从氧化石墨上剥离下来的单层材料，由于在表面及边缘上大量含氧基团的引入，可在水溶液以及极性溶剂中稳定存在。[1]经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。鉴于氧化石墨烯在石墨烯材料领域中的地位，许多科学家试图对氧化石墨烯的结构进行详细和准确的描述，以便有利于石墨烯材料的进一步研究，虽然已经利用了计算机模拟、拉曼光谱，核磁共振等手段对其结构进行分析，但由于种种原因(不同的制备方法，实验条件的差异以及不同的石墨来源对氧化石墨烯的结构都有一定的影响)，氧化石墨烯的精确结构还无法得到确定。[2]大家普遍接受的结构模型是在氧化石墨烯单片上随机分布着羟基和环氧基，而在单片的边缘则引入了羧基和羰基。最近的理论分析表明氧化石墨烯的表面官能团并不是随机分布，而是具有高度的相关性。

粉末丁腈橡胶是丁腈橡胶的特殊品种，呈松散的粉末状，易于分散，可以与树脂直接掺混进行挤出或注塑，是一种优良的树脂改性剂，与块状橡胶的基本性质一致，对混炼过程连续化、自动化、减轻劳动强度、减低能耗、改善环境有利，适用于制作注射制品、压出制品，还可用作树脂改性剂等。在PVC树脂和酚醛树脂中可提高制品的耐高温、耐低温、耐油性、防滑性、低温屈挠性、扯断伸长率及加工过程中的熔体稳定性能。

环氧树脂是一种高分子聚合物，分子式为(C11H12O3)n，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称。它是环氧氯丙烷与双酚A或多元醇的缩聚产物。由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂。双酚A型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。

基于上述氧化石墨烯、粉末丁腈橡胶和环氧树脂的优异特性，本发明提供一种氧化石墨烯改性粉末丁腈橡胶环氧树脂复合材料及方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了氧化石墨烯改性粉末丁腈橡胶环氧树脂复合材料及方法。

技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：氧化石墨烯改性粉末丁腈橡胶环氧树脂复合材料，由如下重量份数的原料制成：

氧化石墨烯8-10份

粉末丁晴橡胶10-16份

环氧树脂乳液50-70份

固化剂30-50份

改性剂5-7份。