本发明涉及一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法。
背景技术：
环氧树脂具有卓越的热稳定性、耐腐蚀性，高的力学性能且容易加工，而作为一种结构材料广泛应用于电器、电子、机械及航天航空等领域。然而，环氧树脂在固化过程中由于交联结构不稳定、耐磨性差，从而又限制了它在生产生活中的应用。
碳纳米管具有独特的性能，如大的长径比，低密度，高的力学、热学以及电学性能和良好的自润滑性能，被认为是增强高分子复合材料的最佳候选材料之一，而通过添加碳纳米管来改善环氧树脂的摩擦磨损性能变得越来越重要。碳纳米管对提高环氧树脂基体的力学性能具有显著增强效果，当添加适量的碳纳米管后，复合材料的热学性能和力学性能得到显著提高。然而，通过碳纳米管来增强环氧树脂的性能存在两个主要的问题：一是碳纳米管在聚合物基体中的均匀分散，二是碳纳米管和基体之间的界面粘合性。碳纳米管的表面功能化是解决以上问题的关键。化学修饰的碳纳米管表面接枝上相应的功能化的官能团，这些官能团可与其它化学品、预聚物和聚合物进行反应，从而提高基体和碳纳米管之间的界面粘结力，进一步提高聚合物纳米复合材料的强度。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法。
本发明通过下面技术方案实现：
一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：将20-30份原始的多壁碳纳米管加入到85-95份浓硫酸与30-40份浓硝酸的混合液中，然后用铝箔把烧杯密封、遮光，放在超声波震荡器中于42-46℃的温度下超声分散6.5-7.5h，超声结束后将混合液倒入三口瓶中，在105-115℃下回流25-27h，然后通过减压过滤的方法用大量的去离子水反复清洗布氏漏斗内的碳纳米管至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在65-75℃的条件下真空干燥47-49h，得羧基化的碳纳米管；将羧基化的碳纳米管分散在90-100份teta和10-20份dcc的混合溶液中，在105-115℃下磁力搅拌回流25-27h，之后冷却至室温，减压抽滤，用无水乙醇反复清洗反应产物至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在65-75℃的条件下真空干燥13-15h，得胺基化的多壁碳纳米管；将20-30份环氧树脂与5-15份胺基化的多壁碳纳米管在44-46℃水浴中搅拌混合，然后在三辊搅拌机中利用剪切力的作用进一步将其充分混合均匀，将混合收集好的物料除气泡，然后与10-20份teta手动慢速搅拌充分混合后，注入涂有脱模剂的模具中，放入真空干燥箱中进行固化，先在34-38℃条件下保温40-50min，升温至72-78℃保温40-50min，最后升温到100-105℃保温1.5-2.5h，然后自然降至室温即得；各原料均为重量份。
优选地，所述的制备方法中，放在超声波震荡器中于44℃的温度下超声分散7h。
优选地，所述的制备方法中，在110℃下回流26h。
优选地，所述的制备方法中，将清洗好的碳纳米管在70℃的条件下真空干燥48h。
优选地，所述的制备方法中，将25份环氧树脂与10份胺基化的多壁碳纳米管在45℃水浴中搅拌混合。
优选地，所述的制备方法中，先在36℃条件下保温45min。
优选地，所述的制备方法中，升温至75℃保温45min。
优选地，所述的制备方法中，升温到102℃保温2h。
本发明技术效果：
该方法简便、快捷、易操作，制备的碳纳米管/环氧树脂复合材料耐磨性能增强，摩擦系数和磨损率明显降低，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例具体介绍本发明的实质性内容。
实施例1
一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：将25份原始的多壁碳纳米管加入到90份浓硫酸与35份浓硝酸的混合液中，然后用铝箔把烧杯密封、遮光，放在超声波震荡器中于44℃的温度下超声分散7h，超声结束后将混合液倒入三口瓶中，在110℃下回流26h，然后通过减压过滤的方法用大量的去离子水反复清洗布氏漏斗内的碳纳米管至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在70℃的条件下真空干燥48h，得羧基化的碳纳米管；将羧基化的碳纳米管分散在95份teta和15份dcc的混合溶液中，在110℃下磁力搅拌回流26h，之后冷却至室温，减压抽滤，用无水乙醇反复清洗反应产物至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在70℃的条件下真空干燥14h，得胺基化的多壁碳纳米管；将25份环氧树脂与10份胺基化的多壁碳纳米管在45℃水浴中搅拌混合，然后在三辊搅拌机中利用剪切力的作用进一步将其充分混合均匀，将混合收集好的物料除气泡，然后与15份teta手动慢速搅拌充分混合后，注入涂有脱模剂的模具中，放入真空干燥箱中进行固化，先在36℃条件下保温45min，升温至75℃保温45min，最后升温到102℃保温2h，然后自然降至室温即得；各原料均为重量份。
实施例2
一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：将20份原始的多壁碳纳米管加入到85份浓硫酸与30份浓硝酸的混合液中，然后用铝箔把烧杯密封、遮光，放在超声波震荡器中于42℃的温度下超声分散6.5h，超声结束后将混合液倒入三口瓶中，在105℃下回流25h，然后通过减压过滤的方法用大量的去离子水反复清洗布氏漏斗内的碳纳米管至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在65℃的条件下真空干燥47h，得羧基化的碳纳米管；将羧基化的碳纳米管分散在90份teta和10份dcc的混合溶液中，在105℃下磁力搅拌回流25h，之后冷却至室温，减压抽滤，用无水乙醇反复清洗反应产物至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在65℃的条件下真空干燥13h，得胺基化的多壁碳纳米管；将20份环氧树脂与5份胺基化的多壁碳纳米管在44℃水浴中搅拌混合，然后在三辊搅拌机中利用剪切力的作用进一步将其充分混合均匀，将混合收集好的物料除气泡，然后与10份teta手动慢速搅拌充分混合后，注入涂有脱模剂的模具中，放入真空干燥箱中进行固化，先在34℃条件下保温40min，升温至72℃保温40min，最后升温到100℃保温1.5h，然后自然降至室温即得；各原料均为重量份。
实施例3
一种碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤：将30份原始的多壁碳纳米管加入到95份浓硫酸与40份浓硝酸的混合液中，然后用铝箔把烧杯密封、遮光，放在超声波震荡器中于46℃的温度下超声分散7.5h，超声结束后将混合液倒入三口瓶中，在115℃下回流27h，然后通过减压过滤的方法用大量的去离子水反复清洗布氏漏斗内的碳纳米管至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在75℃的条件下真空干燥49h，得羧基化的碳纳米管；将羧基化的碳纳米管分散在100份teta和20份dcc的混合溶液中，在115℃下磁力搅拌回流27h，之后冷却至室温，减压抽滤，用无水乙醇反复清洗反应产物至ph为中性，将清洗好的碳纳米管在75℃的条件下真空干燥15h，得胺基化的多壁碳纳米管；将30份环氧树脂与15份胺基化的多壁碳纳米管在46℃水浴中搅拌混合，然后在三辊搅拌机中利用剪切力的作用进一步将其充分混合均匀，将混合收集好的物料除气泡，然后与20份teta手动慢速搅拌充分混合后，注入涂有脱模剂的模具中，放入真空干燥箱中进行固化，先在38℃条件下保温50min，升温至78℃保温50min，最后升温到105℃保温2.5h，然后自然降至室温即得；各原料均为重量份。
该方法简便、快捷、易操作，制备的碳纳米管/环氧树脂复合材料耐磨性能增强，摩擦系数和磨损率明显降低，具有广阔的应用前景。