一种碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，步骤如下：(1)往多壁碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，浸泡3-7h后取出，用蒸馏水洗涤，并用真空泵抽滤，抽滤至滤液呈中性，然后将多壁碳纳米管放入烘箱中烘干至恒重，备用；(2)往步骤(1)处理后的多壁碳纳米管中加入环氧树脂、分散剂和丙酮，然后进行超声波分散10-30min，再加入固化剂和丙酮，再进行超声波分散20-40min，即可制得本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料。本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法具有操作简单，对设备要求低，易于工业化生产，安全无污染的优点，并且制备的碳纳米管环氧树脂复合材料具有优异的抗腐蚀性能。
【专利说明】一种碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及碳纳米管复合材料【技术领域】，尤其涉及一种碳纳米管环氧树脂复合材 料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 纳米材料是一种新型固体材料，它是由尺寸在I-IOOnm的固体颗粒组成，比表面 积大，具有良好的体积效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。同时也在光、 热、电、化学性质等方面表现出了良好的性能，被广泛用于材料、化工、医药等领域。
[0003] 碳纳米管以其突出特征引起人们广泛的关注。碳纳米管因为碳原子的二维排布具 有很好的机械性能，而且还具有高的长径比和好的电学和物理性能，碳纳米管因为其极强 的纳米增强性被广泛用于复合材料的制备，而将碳纳米管用于改性环氧树脂以提高其防腐 性能的研究比较少见。
[0004] 碳纳米管经过浓酸处理，超声分散后与环氧树脂制成复合材料。试验结果表明，表 面改性的碳纳米管可以更均匀地分散于环氧树脂基体并且与聚合基体之间形成很强的相 互作用，所以含有改性碳纳米管的纳米复合材料与未处理的碳纳米管相比具有更好的耐酸 碱盐性能。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法。
[0006] 本发明采用如下技术方案：
[0007] 本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法的具体步骤如下：
[0008] (1)往多壁碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，多壁碳纳米管与混合酸的 重量体积比为1:100_150g/ml，浸泡3-7h后取出，用蒸馏水洗涤，并用真空泵抽滤，抽滤至 滤液呈中性，然后将多壁碳纳米管放入烘箱中烘干至恒重，备用；
[0009] (2)往步骤（1)处理后的多壁碳纳米管中加入环氧树脂、分散剂和丙酮，上述混合 物中多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为0. 01-0. 05:20-40:0. 1-0. 3:5-15， 然后进行超声波分散10_30min，再加入固化剂和丙酮，固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重 量比为5-15:2-8:0. 01-0. 05,再进行超声波分散20-40min，即可制得本发明的碳纳米管环 氧树脂复合材料。
[0010] 步骤⑴中，优选多壁碳纳米管与混合酸的重量体积比为l:120g/ml。
[0011] 步骤⑴中，浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。
[0012] 步骤（1)中，优选多壁碳纳米管在混合酸中浸泡5h。
[0013] 步骤⑵中，优选多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为 0. 03:30:0. 2:10,然后进行超声波分散20min。
[0014] 步骤⑵中，所述的分散剂是胺类。
[0015] 步骤（2)中，优选固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重量比为10:5:0. 03,再进行超 声波分散30min。
[0016] 步骤⑵中，所述的固化剂是胺类。
[0017] 本发明的积极效果如下：
[0018] 本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法具有操作简单，对设备要求低， 易于工业化生产，安全无污染的优点，并且制备的碳纳米管环氧树脂复合材料具有优异的 抗腐蚀性能。
【具体实施方式】
[0019] 下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0020] 实施例1
[0021] 本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法的具体步骤如下：
[0022] (1)往多壁碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，多壁碳纳米管与混合酸的 重量体积比为I:l〇〇g/ml，浸泡7h后取出，用蒸馏水洗涤，并用真空泵抽滤，抽滤至滤液呈 中性，然后将多壁碳纳米管放入烘箱中烘干至恒重，备用；
[0023] (2)往步骤（1)处理后的多壁碳纳米管中加入环氧树脂、分散剂和丙酮，上述混合 物中多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为0.01:20:0. 1:5,然后进行超声波 分散lOmin，再加入固化剂和丙酮，固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重量比为5:2:0. 01，再 进行超声波分散20min，即可制得本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料。
[0024] 步骤（1)中，浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。
[0025] 步骤（2)中，所述的分散剂是胺类。
[0026] 步骤⑵中，所述的固化剂是胺类。
[0027] 实施例2
[0028] 本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法的具体步骤如下：
[0029] (1)往多壁碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，多壁碳纳米管与混合酸的 重量体积比为1:150g/ml，浸泡3h后取出，用蒸馏水洗涤，并用真空泵抽滤，抽滤至滤液呈 中性，然后将多壁碳纳米管放入烘箱中烘干至恒重，备用；
[0030] (2)往步骤（1)处理后的多壁碳纳米管中加入环氧树脂、分散剂和丙酮，上述混合 物中多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为0. 05:40:0. 3:15,然后进行超声波 分散30min，再加入固化剂和丙酮，固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重量比为15:8:0. 05， 再进行超声波分散40min，即可制得本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料。
[0031] 步骤（1)中，浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。
[0032] 步骤（2)中，所述的分散剂是胺类。
[0033] 步骤⑵中，所述的固化剂是胺类。
[0034] 实施例3
[0035] 本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法的具体步骤如下：
[0036] (1)往多壁碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，多壁碳纳米管与混合酸的 重量体积比为1:120g/ml，浸泡5h后取出，用蒸馏水洗涤，并用真空泵抽滤，抽滤至滤液呈 中性，然后将多壁碳纳米管放入烘箱中烘干至恒重，备用；
[0037] (2)往步骤（1)处理后的多壁碳纳米管中加入环氧树脂、分散剂和丙酮，上述混合 物中多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为0. 03:30:0. 2:10,然后进行超声波 分散20min，再加入固化剂和丙酮，固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重量比为10:5:0. 03， 再进行超声波分散30min，即可制得本发明的碳纳米管环氧树脂复合材料。
[0038] 步骤⑴中，浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。
[0039] 步骤（2)中，所述的分散剂是胺类。
[0040] 步骤⑵中，所述的固化剂是胺类。
[0041] 复合涂料的防腐性能测试：
[0042] 将涂料涂覆于自制玻璃板（17cmX7cmX0. 3cm)上，待其实干后进行测试。
[0043] 组A:未添加任何填料的环氧涂层；组B:加入原始MWCNTS(未用混合酸处理，其余 同实施例3的步骤（2) -致）作为填料的环氧涂层；组C:加入实施例3制备的环氧涂层； 控制各涂层体系的干膜厚度为（40±5)μm，以此来研究不同分散性的MWCNTS在环氧涂层 中的耐腐蚀性能。
[0044] 复合材料的耐腐蚀性测试：将玻璃板的2/3分别浸没在酸、碱、盐溶液中，每隔24h 记录玻璃板重量（记录前将玻璃板洗涤多次并干燥）。
[0045] 1、耐酸性试验
[0046] 耐酸性测试：取3块涂覆有已制备涂料的玻璃板，实干后测定。配制质量分数为 30%H2SO4及10%HCL于烧杯中，将玻璃板的2/3浸没在溶液中，加盖，定期补水。
[0047] 表1给出了添加了不同方法处理过的碳纳米管的复合涂料在耐酸性测试中涂层 及玻璃板的总重量的变化。
[0048] 表2给出了碳纳米管复合涂料涂层重量及涂层重量损失百分比。
[0049] 表1碳纳米管复合涂料涂层及玻璃板的总重量
[0050]
【权利要求】
1. 一种碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如 下： (1) 往多壁碳纳米管中加入浓硫酸和浓硝酸的混合酸，多壁碳纳米管与混合酸的重量 体积比为1:100-150g/ml，浸泡3-7h后取出，用蒸馏水洗涤，并用真空泵抽滤，抽滤至滤液 呈中性，然后将多壁碳纳米管放入烘箱中烘干至恒重，备用； (2) 往步骤（1)处理后的多壁碳纳米管中加入环氧树脂、分散剂和丙酮，上述混合物中 多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为0. 01-0. 05:20-40:0. 1-0. 3:5-15,然后 进行超声波分散10_30min，再加入固化剂和丙酮，固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重量比 为5-15:2-8:0. 01-0. 05,再进行超声波分散20-40min，制得本发明的碳纳米管环氧树脂复 合材料。
2. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中，多壁碳纳米管与混合酸的重量体积比为1:120g/ml。
3. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中，浓硫酸和浓硝酸的混合酸中，浓硫酸和浓硝酸的体积比为3:1。
4. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（1) 中，多壁碳纳米管在混合酸中浸泡5h。
5. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2) 中，多壁碳纳米管、环氧树脂、分散剂和丙酮的重量比为0.03:30:0. 2:10,然后进行超声波 分散20min。
6. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2) 中，所述的分散剂是胺类。
7. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2) 中，固化剂和丙酮与多壁碳纳米管的重量比为10:5:0. 03,再进行超声波分散30min。
8. 如权利要求1所述的碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于：步骤（2) 中，所述的固化剂是胺类。
【文档编号】C08K3/04GK104341719SQ201410570493
【公开日】2015年2月11日 申请日期:2014年10月23日 优先权日:2014年10月23日
【发明者】程敬泉, 乔磊, 黄海翔 申请人:衡水学院