一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及密胺树脂材料领域，尤其涉及一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的具有二维平面蜂窝状晶格结构的碳质材料，其独特的纳米结构决定其具有一系列优异的性能，理论比表面积高达2600 Hf/g ;导热系数高达5000W/(m.K)，为金刚石的5倍，强度是已知材料中最高的，达130GPa，是钢的100多倍，目前，石墨稀被认为在功能性复合材料、纳米器件、储能材料以及催化剂载体等方面有着广泛的应用空间。
[0003]利用石墨稀的优异性能，制备石墨稀/聚合物复合材料，首先要解决石墨稀在聚合物中稳定分散的问题，氧化石墨烯表面带有许多含氧官能团，尽管氧化作用一定程度破坏了石墨烯的晶格结构，但是这些官能团能与聚合物形成强烈的相互作用，从而改善复合材料的性能。制备氧化石墨烯/聚合物复合材料的方法主要有溶液共混法、熔融共混法、原位聚合插层法。
[0004]密胺树脂即三聚氰胺一甲醛树脂，是一种应用广泛的热固性塑料。通过使用氧化石墨烯进行聚合改性，可以改善树脂的热稳定性，导电性，导热性。但是单一的氧化石墨烯对树脂的性能改进有限，还需要进行进一步改进树脂的性能，可以通过改善工艺和成分来改善树脂的性能；例如需要提高强度、耐水能力、热稳定性、耐磨性、硬度、对化学药物的抵抗能力、韧性差易破裂、储存期短等性能，使得该树脂更广泛的用于家具、车辆、建筑等方面。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂，该树脂导热性好，硬度高，耐磨性好。
[0006]本发明的技术方案如下:
一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂，其特征在于由下列重量份的原料制成:碳化硅0.1-0.2、氮化硅纳米线0.2-0.3、三聚氰胺20-25、37%甲醛水溶液40-45、氧化石墨烯1.8-2.1、甲基丙烯酸三氟乙酯0.7-0.9、聚丙烯腈0.7-0.9、二甲基甲酰胺适量、聚氧化乙烯0.2-0.3、二甲基甲酰胺/ 二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂适量、叔丁基过氧化氢0.3-0.5、柠檬酸适量、碱性pH值调节剂AMP-95适量、乙醇适量。
[0007]所述的耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂的生产方法，其特征在于:
(I)将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，配制成4wt%的溶液；将聚氧化乙烯溶于二甲基甲酰胺/ 二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂，配制成4wt%的溶液，再将上述两种溶液混合均匀，加入碳化硅、氮化硅纳米线、氧化石墨烯，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸三氟乙酯、叔丁基过氧化氢，加热至60-70°C，搅拌反应1-2个小时，过滤，将滤饼用乙醇清洗2-3次，得到改性的氧化石墨烯。
[0008](2)将三聚氰胺、37%甲醛水溶液混合，加热至70_75°C，搅拌直到全部溶解，再加入第(I)步得到的改性的氧化石墨烯，搅拌10-20分钟，加入碱性pH值调节剂AMP-95，调节pH值为8-9，反应3-4小时，得到含氧化石墨稀的密胺树脂预聚体；
(3)将预聚体置于30°C真空烘箱中，除去水后用柠檬酸调节pH值为5-6，50°C烘箱中固化8-9小时成型，得到氧化石墨烯/密胺树脂复合材料。
[0009]本发明的有益效果
本发明树脂添加了氧化石墨烯，使得树脂导热系数较未添加氧化石墨烯的树脂提高了38%，通过添加碳化硅、氮化硅纳米线，提高了树脂的耐磨性、硬度和耐热性；本发明生产工艺能够提高氧化石墨烯的分散均匀性，提高了结合强度，提高了密胺树脂的韧性和抗弯性會K。
【具体实施方式】
[0010]一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂，由下列重量份(公斤)的原料制成:碳化硅0.1、氮化硅纳米线0.2、三聚氰胺23、37%甲醛水溶液43、氧化石墨烯2、甲基丙烯酸三氟乙酯0.7-0.9、聚丙烯腈0.8、二甲基甲酰胺适量、聚氧化乙烯0.2、二甲基甲酰胺/二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂适量、叔丁基过氧化氢0.4、柠檬酸适量、碱性pH值调节剂AMP-95适量、乙醇适量。
[0011]所述的耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂的生产方法，其特征在于:
(I)将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，配制成4wt%的溶液；将聚氧化乙烯溶于二甲基甲酰胺/ 二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂，配制成4wt%的溶液，再将上述两种溶液混合均匀，加入碳化硅、氮化硅纳米线、氧化石墨烯，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸三氟乙酯、叔丁基过氧化氢，加热至65°C，搅拌反应1.5个小时，过滤，将滤饼用乙醇清洗2次，得到改性的氧化石墨烯。
[0012](2)将三聚氰胺、37%甲醛水溶液混合，加热至73°C，搅拌直到全部溶解，再加入第(I)步得到的改性的氧化石墨稀，搅拌15分钟，加入碱性pH值调节剂AMP-95，调节pH值为8.6，反应3.5小时，得到含氧化石墨烯的密胺树脂预聚体；
(3)将预聚体置于30°C真空烘箱中，除去水后用柠檬酸调节pH值为6，在50°C烘箱中固化8.6小时成型，得到氧化石墨烯/密胺树脂复合材料。
[0013]实验数据:
该实施例的聚丙烯经挤出成型，经测试，导热系数为0.43W/(m.K),弯曲强度103MPa、吸水率< 0.1%。
【主权项】
1.一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂，其特征在于由下列重量份的原料制成:碳化硅0.1-0.2、氮化硅纳米线0.2-0.3、三聚氰胺20-25、37%甲醛水溶液40-45、氧化石墨烯1.8-2.1、甲基丙烯酸三氟乙酯0.7-0.9、聚丙烯腈0.7-0.9、二甲基甲酰胺适量、聚氧化乙烯0.2-0.3、二甲基甲酰胺/ 二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂适量、叔丁基过氧化氢0.3-0.5、柠檬酸适量、碱性pH值调节剂AMP-95适量、乙醇适量。
2.根据权利要求1所述的耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂的生产方法，其特征在于: (1)将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，配制成4wt%的溶液；将聚氧化乙烯溶于二甲基甲酰胺/ 二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂，配制成4wt%的溶液，再将上述两种溶液混合均匀，加入碳化硅、氮化硅纳米线、氧化石墨烯，搅拌均匀，再加入甲基丙烯酸三氟乙酯、叔丁基过氧化氢，加热至60-70°C，搅拌反应1-2个小时，过滤，将滤饼用乙醇清洗2-3次，得到改性的氧化石墨烯； (2)将三聚氰胺、37%甲醛水溶液混合，加热至70-75°C，搅拌直到全部溶解，再加入第(I)步得到的改性的氧化石墨稀，搅拌10-20分钟，加入碱性pH值调节剂AMP-95，调节pH值为8-9，反应3-4小时，得到含氧化石墨烯的密胺树脂预聚体； (3)将预聚体置于30°C真空烘箱中，除去水后用柠檬酸调节pH值为5-6，50°C烘箱中固化8-9小时成型，得到氧化石墨烯/密胺树脂复合材料。
【专利摘要】一种耐磨氧化石墨烯复合密胺树脂，由下列重量份的原料制成：碳化硅0.1-0.2、氮化硅纳米线0.2-0.3、三聚氰胺20-25、37%甲醛水溶液40-45、氧化石墨烯1.8-2.1、甲基丙烯酸三氟乙酯0.7-0.9、聚丙烯腈0.7-0.9、二甲基甲酰胺适量、聚氧化乙烯0.2-0.3、二甲基甲酰胺/二氯甲烷体积比为1:1复合溶剂适量、叔丁基过氧化氢0.3-0.5、柠檬酸适量、碱性pH值调节剂AMP-95适量、乙醇适量。本发明树脂添加了氧化石墨烯，使得树脂导热系数较未添加氧化石墨烯的树脂提高了38%，通过添加碳化硅、氮化硅纳米线，提高了树脂的耐磨性、硬度和耐热性。
【IPC分类】C08K9-04, C08K7-10, C08K3-04, C08G12-32, C08K13-06, C08K3-34
【公开号】CN104804157
【申请号】CN201510220462
【发明人】张庆
【申请人】芜湖市宝艺游乐科技设备有限公司
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年5月4日