一種環氧樹脂吸波復合材料及其制備方法技術

本發明專利技術提供了一種環氧樹脂吸波復合材料及其制備方法，包括：將納米粒子與硅烷偶聯劑的溶液混合，得到混合溶液，加入去離子水和乙酸，調節混合溶液的pH值，再進行離心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到帶有活性氨基的納米粒子；在帶有活性氨基的納米粒子中加入酸酐化合物，反應之后去除未反應的酸酐化合物，得到帶有活性酸酐基團的納米粒子；以及將帶有活性酸酐基團的納米粒子與環氧樹脂混合，固化成型，得到環氧樹脂吸波復合材料。

A kind of epoxy resin microwave absorbing composite and its preparation method

The invention provides an epoxy resin absorbing composite material and a preparation method thereof, which includes: mixing nanoparticles with the solution of silane coupling agent to obtain a mixed solution, adding deionized water and acetic acid, adjusting the pH value of the mixed solution, centrifuging and washing until the solution after washing is neutral, and obtaining nanoparticles with active amino groups; The nano-particles with active anhydride group were obtained by adding anhydride compound into rice particles and removing the unreacted anhydride compound after reaction. The nano-particles with active anhydride group were mixed with epoxy resin and cured to form epoxy resin absorbing composite.

【技術實現步驟摘要】
一種環氧樹脂吸波復合材料及其制備方法
本專利技術涉及材料領域，更具體地，涉及一種環氧樹脂吸波復合材料及其制備方法。
技術介紹
環氧樹脂具有比其它樹脂更好的力學、電絕緣等性能，因此在復合材料領域具有很大的應用價值，為了增加環氧樹脂的吸波性能，現有技術中通常在環氧樹脂中直接添加吸波劑、磁性填料等，通過加熱降低粘度，快速混合均勻，然后添加固化劑固化，得到環氧樹脂吸波復合材料。但是該方法缺點是樹脂體系穩定性差，易發生沉降，影響使用。此外，由于填料的量增加，使復合材料的力學性能降低，減少使用范圍。
技術實現思路
為了克服上述問題，本專利技術采用具有胺基的硅烷偶聯劑以及酸酐化合物對吸波劑鐵納米粒子的表面進行改性，在保留鐵納米粒子的獨特性質的同時，有效解決了鐵納米粒子在復合過程中的極易團聚問題，使得鐵納米粒子能夠均勻的分散在其它基體中，提高了鐵納米粒子與樹脂之間的相容性，同時，通過對鐵納米粒子表面引入活性基團，提高了鐵納米粒子的表面活性，因此，有效提高了復合材料力學性能、吸波性能和介電性能。此外，改性的鐵納米粒子可以通過共價鍵增強界面間的粘結力，使得其可以與樹脂基體更有效的結合，從而提高了復合材料的穩定性。本專利技術提供了一種環氧樹脂吸波復合材料的制備方法，包括以下步驟：將納米粒子與硅烷偶聯劑的溶液混合，得到混合溶液，加入去離子水和乙酸，調節混合溶液的pH值，再進行離心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到帶有活性氨基的納米粒子；在帶有活性氨基的納米粒子中加入酸酐化合物，反應之后去除未反應的酸酐化合物，得到帶有活性酸酐基團的納米粒子；以及將帶有活性酸酐基團的納米粒子與環氧樹脂混合，固化成型，得到環氧樹脂吸波復合材料。在上述方法中，納米粒子包括鐵納米粒子。在上述方法中，硅烷偶聯劑包括KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)、A-1120(N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷)和A-1130(三氨基硅烷)的一種或多種，硅烷偶聯劑的溶液包括硅烷偶聯劑的乙醇溶液、硅烷偶聯劑的甲醇溶液或硅烷偶聯劑的異丙醇溶液。在上述方法中，硅烷偶聯劑在硅烷偶聯劑的溶液中的質量分數為5％～15％。在上述方法中，納米粒子與硅烷偶聯劑的質量比為16～24:1～5。在上述方法中，pH值為4.5～5.5。在上述方法中，酸酐化合物包括均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酸酐、N,N’-二酸酐二苯基甲烷和苯六甲酸三酐的一種或多種。在上述方法中，帶有活性氨基的納米粒子與酸酐化合物的質量比為1～100:1～100。在上述方法中，在冰浴中，在帶有活性氨基的納米粒子的有機溶劑中加入酸酐化合物，之后升溫至80～100℃；有機溶劑包括含有羥基和醚基的有機溶劑。在上述方法中，帶有活性酸酐基團的納米粒子與環氧樹脂的質量比為0.2～0.8:0.8～1.2。在上述方法中，還包括，在將帶有活性酸酐基團的納米粒子與環氧樹脂混合之后，加入固化劑，固化劑與環氧樹脂的質量比為0.3～0.5:0.8～1.2，固化劑包括鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐和甲基四氫鄰苯二甲酸酐的一種或多種。本專利技術還提供了一種根據上述方法制備的環氧樹脂吸波復合材料。通過本專利技術的方法制備的環氧樹脂吸波復合材料，通過對鐵納米粒子的表面進行改性，解決了在環氧樹脂中直接添加吸波劑時引起的樹脂體系穩定性差以及隨著吸波劑用量的增加，復合材料力學性能降低的問題。在本專利技術中，質量分數為5％～15％的硅烷偶聯劑溶液促進了硅烷偶聯劑在材料表面的分散，同時有利于硅烷偶聯劑的分解，分解后的硅烷偶聯劑在pH值為4.5～5.5的條件下可以有效地與鐵納米粒子表面的羥基發生鏈接，成功地在鐵納米粒子表面鏈接上活性氨基，形成帶有活性氨基的鐵納米粒子，增大了鐵納米粒子表面的表面積以及表面活性；此外，由于酸酐化合物中含有活性酸酐基團，活性酸酐基團在80～100℃的高溫下可以較好地與表面帶有氨基的鐵納米粒子中的氨基反應，生成接枝共聚物，該接枝共聚物可以通過共價鍵增強界面間的粘結力，因此，可以提高復合材料的穩定性；并且，通過在鐵納米粒子表面接枝長鏈基團，增加分子粒徑，使得鐵納米粒子的表面積進一步增大，減少了鐵納米粒子之間的團聚現象，提高了鐵納米粒子的分散性。因此，帶有活性酸酐基團的鐵納米粒子提高了鐵納米粒子與樹脂之間的相容性以及表面活性，有效提高了復合材料的力學性能、吸波性能和介電性能；再者，帶有活性酸酐基團的鐵納米粒子本身可以作為固化劑參與固化，同時，酸酐類固化劑的加入進一步提高了該復合材料的穩定性。附圖說明圖1是環氧樹脂吸波復合材料的制備流程示意圖。具體實施方式下面的實施例可以使本領域技術人員更全面地理解本專利技術，但不以任何方式限制本專利技術。本專利技術選用環氧樹脂為基體、通過對鐵納米粒子進行表面改性，提高了鐵納米粒子填料與環氧樹脂之間的相容性，使得制備的復合材料穩定性好，力學性能、吸波性能和介電性能高，具體步驟如下：將鐵納米粒子與質量分數為5％～15％的硅烷偶聯劑的溶液混合，得到混合溶液，加入去離子水和乙酸，調節混合溶液的pH值為4.5～5.5，在40～80℃的水浴中超聲震蕩和機械攪拌40～80min，使得混合更加充分，再進行多次離心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，將混合物60～100℃真空干燥10～14h，得到帶有活性氨基的鐵納米粒子；其中，硅烷偶聯劑包括KH550、A-1120和A-1130的一種或多種，硅烷偶聯劑的溶液包括硅烷偶聯劑的乙醇溶液、硅烷偶聯劑的甲醇溶液或硅烷偶聯劑的異丙醇溶液，鐵納米粒子與所述硅烷偶聯劑的質量比為16～24:1～5。在冰浴中，在帶有活性氨基的納米粒子的有機溶劑(有機溶劑的加入量能溶解帶有活性氨基的納米粒子即可)中攪拌滴加酸酐化合物，之后升溫至80～100℃反應40～55h；有機溶劑包括含有羥基和醚基的有機溶劑(如二甲基亞砜)，反應結束后用極性溶劑(如乙酸乙酯、氯仿)去除未反應的酸酐化合物，60～100℃真空干燥10～14h，得到帶有活性酸酐基團的鐵納米粒子；其中，酸酐化合物包括均苯四酸二酐、3,3’,4,4’-二苯基砜四羧酸二酸酐、N,N’-二酸酐二苯基甲烷和苯六甲酸三酐的一種或多種。帶有活性氨基的鐵納米粒子與酸酐化合物的質量比為1～100:1～100；以及將所述帶有活性酸酐基團的鐵納米粒子與環氧樹脂混合，升溫至80～100℃并以3000～4000r/min快速攪拌，加入固化劑，130～160℃固化成型，得到所述環氧樹脂吸波復合材料；帶有活性酸酐基團的鐵納米粒子與環氧樹脂的質量比為0.2～0.8:0.8～1.2，固化劑與環氧樹脂的質量比為0.3～0.5:0.8～1.2，固化劑包括鄰苯二甲酸酐、四氫鄰苯二甲酸酐、甲基納迪克酸酐、六氫鄰苯二甲酸酐和甲基四氫鄰苯二甲酸酐的一種或多種。實施例1將20g鐵納米粒子與質量分數為10％的硅烷偶聯劑KH550(1g)的乙醇溶液混合，得到混合溶液，加入去離子水和乙酸，調節混合溶液的pH值為4.5～5.5，在60℃的水浴中超聲震蕩和機械攪拌60min，使得混合更加充分，再進行多次離心、水洗，直至呈中性，將混合物在真空干燥箱中80℃真空干燥12h，得到帶有活性氨基的鐵納米粒子；在冰浴中，在8g帶有活性氨基的納米粒子的有機溶劑中攪拌滴加17g均苯四酸二酐本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種制備環氧樹脂吸波復合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將納米粒子與硅烷偶聯劑的溶液混合，得到混合溶液，加入去離子水和乙酸，調節所述混合溶液的pH值，再進行離心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到帶有活性氨基的納米粒子；在所述帶有活性氨基的納米粒子中加入酸酐化合物，反應之后去除未反應的酸酐化合物，得到帶有活性酸酐基團的納米粒子；以及將所述帶有活性酸酐基團的納米粒子與環氧樹脂混合，固化成型，得到所述環氧樹脂吸波復合材料。

【技術特征摘要】
1.一種制備環氧樹脂吸波復合材料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：將納米粒子與硅烷偶聯劑的溶液混合，得到混合溶液，加入去離子水和乙酸，調節所述混合溶液的pH值，再進行離心、水洗，直至水洗后的溶液呈中性，得到帶有活性氨基的納米粒子；在所述帶有活性氨基的納米粒子中加入酸酐化合物，反應之后去除未反應的酸酐化合物，得到帶有活性酸酐基團的納米粒子；以及將所述帶有活性酸酐基團的納米粒子與環氧樹脂混合，固化成型，得到所述環氧樹脂吸波復合材料。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米粒子包括鐵納米粒子。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶聯劑包括KH550、A-1120和A-1130的一種或多種，所述硅烷偶聯劑的溶液包括硅烷偶聯劑的乙醇溶液、硅烷偶聯劑的甲醇溶液或硅烷偶聯劑的異丙醇溶液。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅烷偶聯劑在所述硅烷偶聯劑的溶液中的質量分數為5％～15％。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述納米粒子與所述硅烷偶聯劑的質量比為16～24:1～5。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH值為4.5～...

【專利技術屬性】
技術研發人員：不公告發明人，
申請(專利權)人：洛陽尖端技術研究院，洛陽尖端裝備技術有限公司，
類型：發明
國別省市：河南,41