[发明专利]一种石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法，具体步骤如下：(1)制备芘基化超支化聚乙烯三元共聚物HBPE@Py@PGMA；(2)制备HBPE@Py@PGMA功能化的石墨烯分散液；(3)将HBPE@Py@PGMA功能化的石墨烯分散液、环氧树脂、氯仿溶剂混合，在室温下进行搅拌1‑3小时使溶液混合均匀；再加入固化剂，在室温下进行搅拌0.5‑1.5小时；(4)将步骤(3)所得混合溶液在真空烘箱中室温下真空抽滤以脱除气泡；(5)将步骤(4)得到的混合溶液倒入聚四氟乙烯模具中，先于40‑60℃预固化0.5‑1h，再在恒温鼓风干燥箱中于60‑80℃固化6‑10h，得到石墨烯基环氧树脂复合材料。本发明方法工艺简单，制备周期短，制备得到的到复合材料具有良好的介电性能和导热性能。

技术领域

本发明公开了一种石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法。

背景技术

随着电容器、作动器和电荷存储器件性能的迅速提高，人们对高介电常数、低介电损耗材料的要求大大提高。环氧树脂是工程高分子材料的一大类。由于其优良的耐化学性和耐热性，固化时收缩率低，强度和模量较高，被广泛用作高分子复合材料的基体。然而，大多数高分子材料的介电常数一般都小于10，限制了其应用。

石墨烯是未来革命性的材料。石墨烯纳米片片作为理想的填料被广泛应用于制备高介电常数聚合物复合材料。由于其特殊的二维结构、大的比表面积、优异的力学性能以及极高的平面内固有电导率，它在电子工业和储能领域显示出比其他碳同素异形体更大的应用前景和潜力。超声辅助液相剥离石墨烯是大规模制备低缺陷、少层石墨烯的有效方法。此外，液相剥离法制备的石墨烯制备相对简单，无需繁琐的转移过程。

根据Maxwell-Wagner-Sillars(MWS)原理，导电填料与聚合物基体的电导率差异较大，导致界面极化和电荷的积累。可以认为许多导电粒子被非常薄的聚合物绝缘子粒子包围，相当于许多微型电容器，从而大大提高了材料的介电常数。聚合物基复合材料的介电性能主要与基体、填充材料及界面性质相关。而聚合物与填充粒子之间相互作用的影响主要体现于界面极化，极性基团对电子具有散射作用，所以界面区中引入的一些化学偶联剂或表面活性剂往往可以提高复合材料的击穿强度，改善材料中的空间电荷分布。

在微电子领域中，随着元器件的体积微小化，要求导热材料具备体积小、高导热的特点。高分子导热复合材料能很好的解决器件在不同的工作环境中仍能保持正常的散热问题。

环氧树脂(epoxyresin，EP)是由含有2个以上环氧基的分子聚合而成的低聚物，环氧树脂具有优良的黏结性、耐腐性、绝缘等性能，广泛应用于黏合剂、涂料、电气绝缘材料以及复合材料中。(沈梦楠.碳纳米管的功能化及其在复合材料中的应用分析[J].新材料与新科学，2016，42(1):1-3.)在日用电子和制造业中也有着广泛的应用。其导热率的高低对于电子设备的散热效果有直接的影响。环氧树脂的改性研究受到日益关注，利用高导热填料提高复合材料的热导率是现在比较成熟的方案。

石墨烯(Graphene)是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。由于其卓越的热、机械和电子性能，如今已成为材料科学领域的一颗新星，石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是铜的十几倍也是目前为止导热系数最高的碳材料。超声辅助液相剥离石墨烯是大规模制备低缺陷、少层石墨烯的有效方法。此外，液相剥离法制备的石墨烯制备相对简单，无需繁琐的转移过程。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯基环氧树脂复合材料的制备方法，该方法工艺简单，制备周期短，制备得到的到复合材料具有良好的介电性能和导热性能。