本发明涉及一种环氧树脂复合材料的制备方法。
背景技术：
环氧树脂是优良的热固性树脂，与目前大量应用的不饱和聚酯树脂相比，具有更优良的物理性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热和粘合性能，是目前最普遍、最重要的一种基体材料和结构材料。
但是，环氧树脂材料在使用过程中也会出现损伤。由于环氧树脂是热固性材料，所以一旦环氧树脂材料出现损伤，无法像热塑性塑料一样，使用加热的重新塑形的方法加以修复。
因此，要对环氧树脂进行改性，以提高其力学性能。
技术实现要素：
本发明的目的是要解决现有环氧树脂力学性能差的问题，而提供一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法。
一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备石墨烯：
①、首先在搅拌条件下将石墨加入到质量分数为98％的浓硫酸中，然后加入nano3，在室温下机械搅拌1h～3h，再在搅拌下加入kmno4，在室温下继续机械搅拌70h～80h，停止搅拌，加入去离子水，再滴入质量分数为30％的双氧水，直至溶液由棕红变黄，最后在70℃下烘干，得到氧化石墨烯；
步骤一①中所述的石墨的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(1g～3g):250ml；
步骤一①中所述的nano3的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(4g～6g):250ml；
步骤一①中所述的kmno4的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(8g～12g):250ml；
步骤一①中所述的去离子水的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(100～200g):250；
②、将步骤一①中得到的氧化石墨烯放入1000℃～1050℃的马弗炉中热处理10s～15s，得到石墨烯；
二、制备石墨烯/碳纳米管混合粉末：
将石墨烯和碳纳米管粉末混合后在氩气的保护下进行差速混合球磨，得到混合粉末；所述的碳纳米管粉末的质量为混合粉末总质量的20％～30％；
所述的差速混合球磨的过程为：首先在球磨速度为300r/min～400r/min的条件下顺时针球磨2h～3h，然后在球磨速度为300r/min～400r/min的条件下逆时针球磨2h～3h即完成差速混合球磨，且顺时针球磨的速度大于逆时针球磨的速度；
三、将环氧树脂、混合粉末混合后静置13h～16h，然后进行搅拌2h～4h，最后在60℃～90℃下将所得混合物料与固化剂混合，并搅拌7h～10h，在温度为100℃～150℃固化0.5h～1h，得到环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料；
步骤三中所述的环氧树脂与混合粉末的质量比为(48～60):(15～20)；
步骤三中所述的环氧树脂与固化剂的质量比为(48～60):(2～6)。
本发明的原理及优点：
一、石墨烯以其优异的力学性能，热学性能，电化学性能等倍受科学界的关注，特别是石墨烯由于具有很高的力学性能，如果作为填充材料添加到聚合物基体中可以大大提升聚合物材料的力学性能；
二、本发明以石墨烯和碳纳米管为填料制备石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料，制备的石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度可达85.37mpa。
本发明可获得一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式是一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备石墨烯：
①、首先在搅拌条件下将石墨加入到质量分数为98％的浓硫酸中，然后加入nano3，在室温下机械搅拌1h～3h，再在搅拌下加入kmno4，在室温下继续机械搅拌70h～80h，停止搅拌，加入去离子水，再滴入质量分数为30％的双氧水，直至溶液由棕红变黄，最后在70℃下烘干，得到氧化石墨烯；
步骤一①中所述的石墨的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(1g～3g):250ml；
步骤一①中所述的nano3的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(4g～6g):250ml；
步骤一①中所述的kmno4的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(8g～12g):250ml；
步骤一①中所述的去离子水的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为(100～200g):250；
②、将步骤一①中得到的氧化石墨烯放入1000℃～1050℃的马弗炉中热处理10s～15s，得到石墨烯；
二、制备石墨烯/碳纳米管混合粉末：
将石墨烯和碳纳米管粉末混合后在氩气的保护下进行差速混合球磨，得到混合粉末；所述的碳纳米管粉末的质量为混合粉末总质量的20％～30％；
所述的差速混合球磨的过程为：首先在球磨速度为300r/min～400r/min的条件下顺时针球磨2h～3h，然后在球磨速度为300r/min～400r/min的条件下逆时针球磨2h～3h即完成差速混合球磨，且顺时针球磨的速度大于逆时针球磨的速度；
三、将环氧树脂、混合粉末混合后静置13h～16h，然后进行搅拌2h～4h，最后在60℃～90℃下将所得混合物料与固化剂混合，并搅拌7h～10h，在温度为100℃～150℃固化0.5h～1h，得到环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料；
步骤三中所述的环氧树脂与混合粉末的质量比为(48～60):(15～20)；
步骤三中所述的环氧树脂与固化剂的质量比为(48～60):(2～6)。
本实施方式的原理及优点：
一、石墨烯以其优异的力学性能，热学性能，电化学性能等倍受科学界的关注，特别是石墨烯由于具有很高的力学性能，如果作为填充材料添加到聚合物基体中可以大大提升聚合物材料的力学性能；
二、本实施方式以石墨烯和碳纳米管为填料制备石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料，制备的石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度可达85.37mpa。
本实施方式可获得一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一①中所述的机械搅拌的速度为500r/min～1000r/min。其它步骤与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二之一不同点是：步骤一①中所述的石墨的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为2g:250ml；步骤一①中所述的nano3的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为5g:250ml；步骤一①中所述的kmno4的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为10g:250ml；步骤一①中所述的去离子水的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为150g:250。其它步骤与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤一②中将步骤一①中得到的氧化石墨烯放入1030℃～1050℃的马弗炉中热处理13s～15s，得到石墨烯。其它步骤与具体实施方式一至三相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤二所述的差速混合球磨的过程为：首先在球磨速度为400r/min的条件下顺时针球磨2.5h，然后在球磨速度为400r/min的条件下逆时针球磨2.5h即完成差速混合球磨，且顺时针球磨的速度大于逆时针球磨的速度。其它步骤与具体实施方式一至四相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤二中所述的碳纳米管的长度为20μm～40μm，直径为40nm～50nm。其它步骤与具体实施方式一至五相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的环氧树脂为双酚f环氧树脂。其它步骤与具体实施方式一至六相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中所述的固化剂为2-甲基咪唑。其它步骤与具体实施方式一至七相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同点是：步骤三中将环氧树脂、混合粉末混合后静置14h～16h，然后进行搅拌3h～4h，最后在80℃～90℃下将所得混合物料与固化剂混合，并搅拌9h～10h，在温度为130℃～140℃固化0.8h～1h，得到环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料。其它步骤与具体实施方式一至八相同。
具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一至九之一不同点是：步骤三中所述的环氧树脂与混合粉末的质量比为(50～60):15；步骤三中所述的环氧树脂与固化剂的质量比为(50～60):4。其它步骤与具体实施方式一至九相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：一种石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法是按以下步骤完成的：
一、制备石墨烯：
①、首先在搅拌条件下将石墨加入到质量分数为98％的浓硫酸中，然后加入nano3，在室温下机械搅拌2h，再在搅拌下加入kmno4，在室温下继续机械搅拌75h，停止搅拌，加入去离子水，再滴入质量分数为30％的双氧水，直至溶液由棕红变黄，最后在70℃下烘干，得到氧化石墨烯；
步骤一①中所述的机械搅拌的速度为500r/min；
步骤一①中所述的石墨的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为2g:250ml；
步骤一①中所述的nano3的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为5g:250ml；
步骤一①中所述的kmno4的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为10g:250ml；
步骤一①中所述的去离子水的质量与质量分数为98％的浓硫酸的体积比为150g:250；
②、将步骤一①中得到的氧化石墨烯放入1030℃的马弗炉中热处理13s，得到石墨烯；
二、制备石墨烯/碳纳米管混合粉末：
将石墨烯和碳纳米管粉末混合后在氩气的保护下进行差速混合球磨，得到混合粉末；所述的碳纳米管粉末的质量为混合粉末总质量的25％；
所述的差速混合球磨的过程为：首先在球磨速度为400r/min的条件下顺时针球磨2.5h，然后在球磨速度为400r/min的条件下逆时针球磨2.5h即完成差速混合球磨，且顺时针球磨的速度大于逆时针球磨的速度；
步骤二中所述的碳纳米管的长度为20μm～40μm，直径为40nm～50nm；
三、将环氧树脂、混合粉末混合后静置14h，然后进行搅拌3h，最后在80℃下将所得混合物料与固化剂混合，并搅拌9h，在温度为130℃固化0.8h，得到环氧树脂基电磁屏蔽纳米复合材料；
步骤三中所述的环氧树脂为双酚f环氧树脂；
步骤三中所述的固化剂为2-甲基咪唑；
步骤三中所述的环氧树脂与混合粉末的质量比为50:15；
步骤三中所述的环氧树脂与固化剂的质量比为50:4。
实施例一制备的石墨烯/碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度可达85.37mpa。