[发明专利]硅聚物与氧化石墨烯的复合材料、高强度抗冲击环氧树脂材料及其制备方法

说明书

本发明涉及提供硅聚物与氧化石墨烯的复合材料、高强度抗冲击环氧树脂材料及其制备方法。硅聚物与氧化石墨烯的复合材料的制备方法，包括如下步骤：将硅聚物与四氢呋喃的氧化石墨烯分散液在温度为60℃‑75℃下反应4‑5h即得，所述的硅聚物与四氢呋喃的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的质量比例是0.3:0.05‑0.5，其中四氢呋喃的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的质量百分含量为0.1％‑0.5％。本发明制备了一种硅聚物与氧化石墨烯的复合材料。本发明制备的硅聚物与氧化石墨烯的复合材料应用在环氧树脂材料中不仅能提高环氧树脂拉伸强度，而且能增强环氧树脂的韧性。

技术领域

本发明涉及硅聚物与氧化石墨烯的复合材料、高强度抗冲击环氧树脂材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂(EP)是指分子中含有2个或2个以上环氧基团的有机高分子化合物，因其硬度高、柔韧好、固化收缩性小、粘接力强和易加工等特点，被广泛应用于汽车、建筑、电子、航空航天以及热固性材料等领域。然而EP固化后交联密度大、分散性较大，分子链活动能力小，材料韧性低、脆性大，易开裂，且抗冲击性和抗剥离性差，限制了其应用范围，所以对于高强度抗冲击环氧树脂材料的开发具有重要的实际意义。

提高环氧树脂韧性的主要方法有活性端基液体橡胶增韧、热塑性树脂增韧、聚氨酯增韧、热致性液晶增韧、有机硅增韧等。环氧树脂增强主要是通过氧化石墨烯增强、碳纳米管增强、纤维素纳米纤维增强等。

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化物，具有高强度、高韧度等优异的力学性能，氧化石墨烯表面所含有的羟基、羧基等含氧基团可与环氧树脂发生化学反应形成稳定的化学键，增加其在环氧树脂中的分散性，进而提高材料的拉伸强度。

硅聚物的引入可以赋予环氧树脂低表面张力、柔韧性等，用它来改性环氧树脂是近年来发展起来的既能降低环氧树脂内应力又能增加环氧树脂韧性等性能的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供硅聚物与氧化石墨烯的复合材料、高强度抗冲击环氧树脂材料及其制备方法。本发明制备的硅聚物与氧化石墨烯的复合材料应用在环氧树脂材料中，能增强环氧树脂材料的强度和韧性。

本发明通过以下技术方案实现：

硅聚物与氧化石墨烯的复合材料的制备方法，包括如下步骤：将硅聚物与四氢呋喃的氧化石墨烯分散液在温度为60℃-75℃下反应4-5h即得，所述的硅聚物与四氢呋喃的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的质量比例是0.3:0.05-0.5，其中四氢呋喃的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯的质量百分含量为0.1％-0.5％。

进一步地，四氢呋喃的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯直径为100nm-5μm。

进一步地，所述的硅聚物由以下方法制备而成：

室温下在氢氧化钠水溶液中加入SiO₂，然后搅拌反应3h-4h，接着加入HCl、四氢呋喃和NaCl反应30min，然后静置10min以上得上层有机溶液，然后脱水、抽滤、蒸馏即得所述的硅聚物；

氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的浓度为0.01-0.02g/cm³；

每1.0g氢氧化钠加入2.0g-4.0g的SiO₂、50ml-70ml的HCl、150ml-200ml的四氢呋喃和30g-40g的NaCl。

进一步地，脱水时，往得到的上层有机溶液中加入30g-45g无水硫酸镁，在室温下搅拌10min-20min。

硅聚物与氧化石墨烯的复合材料，由所述的方法制备而成。

一种高强度抗冲击环氧树脂材料，包括环氧树脂基体材料和均匀地分散于所述的环氧树脂基体材料中的所述的硅聚物/氧化石墨烯纳米复合材料；所述硅聚物/氧化石墨烯纳米复合材料相对于环氧树脂基体材料的质量百分含量为0.35％-0.85％。