一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料的製作方法
2023-05-28 14:23:46 2
專利名稱：一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料的製作方法
技術領域：
本發明提供了一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，屬於複合材料領域背景內容環氧樹脂具有優異的電氣絕緣性能、化學穩定性、良好的粘結性能和簡單的加工成型エ藝，被廣泛用於電子、汽車以及航空航天等領域。隨著現代電氣、電子エ業的發展，尤其是電子封裝材料的變化發展，環氧樹脂已佔整個封裝材料的90%以上，因此近年來，環氧樹脂複合材料的研究與製備成為電子封裝行業的熱點。隨著電子元器件的小型化、集成化發展使得熱量劇增，對封裝材料提出了更高的耐熱要求，以保證電氣、電子產品的壽命及可靠性。然而，環氧樹脂存在固化後耐衝擊損傷能力差，韌性差及耐熱性能較低等缺陷，此外其導熱能力也有待提高。因此單ー環氧樹脂已很難滿足高要求，必須另闢蹊徑發展新型複合材料，環氧樹脂材料將向複合化方向發展。目前對環氧樹脂的改性主要是將橡膠弾性體、熱塑性樹脂或液晶聚合物、剛性顆粒等分散相加入樹脂基體，再進行物理共混。填料的填充量、形狀、幾何尺寸及堆積方式、填料/樹脂兩相間的界面相容性等都會影響環氧樹脂的整體性質。尤其是填料在基體中很容易聚集成團，導致複合材料的力學性能及耐熱性能均有所下降，這些問題急待解決。
發明內容
本發明提供了一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，解決了背景技術中的缺點，該複合材料柔韌性強，耐熱性能和導熱性均良好，同時還不會對環氧樹脂的本身性能造成影響。實現本發明上述目的所採用的技術方案為一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為1% 5%的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為95% 99%的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，碳納米管/尼龍複合纖維膜均勻的分布於環氧樹脂的內部，碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為0.5% 1.5%，尼龍包覆於碳納米管上。所述的碳納米管為多壁碳納米管。所述的尼龍為尼龍6。所述的複合材料的斷裂伸長率為15 25%，熱分解溫度為328 337°C。本發明提供的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料中以碳納米管和尼龍複合纖維膜作為骨架，以環氧樹脂做為澆注材料。由於碳納米管和尼龍複合纖維膜由電紡纖維組成，其纖維直徑較小，一般在IOOnm至Ium之間，且其直徑分布均勻、比表面積大、孔隙率高，因此骨架能夠均勻的分布在環氧樹脂內部。同時又由於該複合材料的骨架為碳納米管和尼龍纖維構成的三維網絡結構，包覆在碳納米管上的尼龍一方面起絕緣層作用屏蔽碳納米管的導電能力；另一方面起界面層作用増加碳納米管和環氧樹脂之間的模量匹配程度，從而提高了該材料的柔韌性、耐熱性和導熱性，同時又不會對環氧樹脂的原有電絕緣性、化學穩定性、力學性能以及粘結性能造成影響，其加工成型エ藝簡單，因而能夠廣泛的應用於電子、汽車以及航空航天等領域。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明做詳細具體的說明。實施例I :一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為1%的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為99%的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，骨架均勻的分布於澆注材料的內部。碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為0. 5%，尼龍包覆於碳納米管上。本實施例中碳納米管採用多壁碳納米管，尼龍採用尼龍6。本實施例中提供的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其斷裂伸長率為
15.0%，拉伸強度為16. 8MPa，熱分解溫度為328. 7°C。而不含骨架的環氧樹脂斷裂伸長率為8. 4%，拉伸強度為18. 2MPa，熱分解溫度為322. 6°C。相比而言，耐熱性能得到提高，拉伸強度略有降低，但斷裂伸長率增加79%。本實施例中的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料採用以下方法製備(I)、採用甲酸溶液溶解尼龍6，製得尼龍6甲酸溶液；(2)、在製得的尼龍6甲酸溶液中按照一定的比例添加多臂碳納米管，充分攪拌後，超聲分散0. 5小時，製得紡絲液；(3)、將紡絲液進行紡絲處理，製得多壁碳納米管和尼龍6的混合纖維膜即骨架，將骨架裁剪成合適的尺寸，平鋪放入定製的特殊模具中；(4)、在環氧丙烯酸樹脂中添加光敏劑，製得澆注材料；(5)、在60°C的條件下，按照一定的比例將澆注材料均勻澆注在平鋪的骨架上；(6)、採用紫外燈照射40s固化後得到碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料。實施例2 :—種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為3%的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為97%的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，骨架均勻的分布於澆注材料的內部。碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為I%，尼龍包覆於碳納米管上。本實施例中碳納米管採用多壁碳納米管，尼龍採用尼龍6。本實施例中的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料的製備方法與實施例I相同。本實施例中提供的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其斷裂伸長率為
24.2%，拉伸強度為17. 9MPa，熱分解溫度為330. 6°C。而不含骨架的環氧樹脂斷裂伸長率為8. 4%，拉伸強度為18. 2MPa，熱分解溫度為322. 6°C。相比而言，耐熱性能得到提高，拉伸強度略有降低，但斷裂伸長率增加188%。實施例3 一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為5%的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為95%的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，骨架均勻的分布於澆注材料的內部。碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為I. 5%，尼龍包覆於碳納米管上。本實施例中碳納米管採用多壁碳納米管，尼龍採用尼龍6。本實施例中的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料的製備方法與實施例I相同。本實施例中提供的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其斷裂伸長率為
19.0%，拉伸強度為16. 2MPa，熱分解溫度為329. 6°C。而不含骨架的環氧樹脂斷裂伸長率為8. 4%，拉伸強度為18. 2MPa，熱分解溫度為322. 6°C。相比而言，耐熱性能得到提高，拉伸強度略有降低，但斷裂伸長率增加126%。 實施例4 —種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為3%的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為97%的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，骨架均勻的分布於澆注材料的內部。碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為I. 5%，尼龍包覆於碳納米管上。本實施例中碳納米管採用多壁碳納米管，尼龍採用尼龍6。本實施例中的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料的製備方法與實施例I相同。本實施例中提供的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其斷裂伸長率為
25.0%，拉伸強度為17. 6MPa，熱分解溫度為336. 8°C。而不含骨架的環氧樹脂斷裂伸長率為8. 4%，拉伸強度為18. 2MPa，熱分解溫度為322. 6°C。相比而言，耐熱性能得到提高，拉伸強度略有降低，但斷裂伸長率增加198%。實施例5 一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為I %的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為99%的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，骨架均勻的分布於澆注材料的內部。碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為I%，尼龍包覆於碳納米管上。本實施例中碳納米管採用多壁碳納米管，尼龍採用尼龍6。本實施例中的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料的製備方法與實施例I相同。本實施例中提供的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其斷裂伸長率為
20.2 %，拉伸強度為16. 7MPa，熱分解溫度為332. (TC。而不含骨架的環氧樹脂斷裂伸長率為8. 4%，拉伸強度為18. 2MPa，熱分解溫度為322. 6°C。相比而言，耐熱性能得到提高，拉伸強度略有降低，但斷裂伸長率增加140%。
權利要求
1.一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其特徵在於該複合材料包括質量分數為I % 5 %的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為95 % 99 %的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，碳納米管/尼龍複合纖維膜均勻的分布於環氧樹脂的內部，碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為0.5% I. 5%，尼龍包覆於碳納米管上。
2.根據權利要求I所述的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其特徵在於所述的碳納米管為多壁碳納米管。
3.根據權利要求I所述的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其特徵在於所述的尼龍為尼龍6。
4.根據權利要求I所述的碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，其特徵在於所述的複合材料的斷裂伸長率為15 25%，熱分解溫度為328 337°C。
全文摘要
本發明提供了一種碳納米管/尼龍纖維改性環氧樹脂複合材料，該複合材料包括質量分數為1％～5％的碳納米管/尼龍複合纖維膜以及質量分數為95％～99％的環氧樹脂；其中碳納米管/尼龍複合纖維膜為骨架，環氧樹脂為澆注材料，碳納米管/尼龍複合纖維膜均勻的分布於環氧樹脂的內部，碳納米管/尼龍複合纖維膜中碳納米管的含量為0.5％～1.5％，尼龍包覆於碳納米管上。該複合材料柔韌性強，耐熱性能和導熱性均良好，同時還不會對環氧樹脂的本身性能造成影響。
文檔編號C08L63/00GK102617982SQ20121009265
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月31日 優先權日2012年3月31日
發明者姜勝斌, 廖桂英, 彭夏, 柯洋麗 申請人:中國地質大學(武漢)