石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法与流程

本发明属于环氧树脂复合材料，涉及一种石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、与传统飞机材料相比，碳纤维增强复合材料重量轻，强度和刚度值更高，此外还具有良好的耐腐蚀性，是降低飞机结构重量的理想材料。但复合材料导电性能、抗损能力较差，因此在遇到雷击时存在较大的安全隐患。

2、石墨烯是目前已知导电性能最好的材料之一，石墨烯防雷材料在航空航天中具有代替传统金属导电材料的能力。目前采用石墨烯改性材料电性能的方法主要是将石墨烯作为填料与树脂混合，但石墨烯作为纳米材料，很难在树脂中均匀分散，限制了其应用。

技术实现思路

1、为解决石墨烯的分散问题，本发明提供一种石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法，石墨烯分散性好，复合材料具有电导率高、强度高以及重量轻的特点。

2、为了实现上述目的，本发明采用的纳米石墨烯导电填料为母粒形式，是利用等离子体工艺对纳米粒子进行功能化处理，将其包含在母粒中，然后将其混合到环氧树脂中，通过混合形成新的改性碳纤维环氧树脂复合材料，该复合材料具有更高的电导率以承受雷击产生的高电流。具体的技术方案是：

3、一种石墨烯环氧树脂复合材料，包括以下质量份的各个原材料：

4、

5、进一步的，所述双酚a型液态环氧树脂黏度为10000-20000cp。

6、进一步的，所述增韧剂为纳米粒子增韧剂或橡胶类增韧剂。

7、进一步的，所述苯酚型酚醛环氧树脂黏度为15000-20000cp。

8、进一步的，所述固化剂为微粉级双氰胺，粒径为5-10μm。

9、进一步的，所述促进剂为改性咪唑、改性胺类或改性脲。

10、一种所述的石墨烯环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：

11、1)按照所述的质量份准备各个原料；

12、2)将双酚a型固体环氧树脂与增韧剂混合，在真空条件下，升温至100℃～150℃，搅拌30min～40min，得到组分一；

13、3)将双酚a型液态环氧树脂、苯酚型酚醛环氧、固化剂、促进剂、石墨烯混合，升温至70℃～80℃，搅拌60min～90min，然后将混合物研磨，得到组分二；

14、4)将组分一和组分二混合，温度70℃～80℃，搅拌30min～40min，得到石墨烯环氧树脂组合物；

15、5)将上述得到的石墨烯环氧树脂组合物在涂膜机上制得含浸树脂胶膜；

16、6)在预浸机上将制得的含浸树脂胶膜铺覆在纤维上进行含浸，得到预浸料；

17、7)将上述制得的预浸料进行裁剪，铺贴到模具上，采用热压罐工艺固化，得到复合材料。

18、进一步的，所述步骤6)中，纤维为碳纤维或玻璃纤维。

19、进一步的，所述步骤7)中，固化温度140℃，时间30min，固化压力6bar。

20、本发明的有益效果是：

21、1、本发明采用的纳米石墨烯导电填料为母粒形式，是利用等离子体工艺对纳米粒子进行功能化处理，将其包含在母粒中，然后将其混合到环氧树脂中，通过混合形成新的改性碳纤维环氧树脂复合材料，该复合材料具有更高的电导率以承受雷击产生的高电流。

22、2、本发明中，采用高导电纳米石墨烯母粒增强环氧预浸料，在提高材料导电性能的同时，还兼顾复合材料的高强度和低重量，可用于航空航天、无人机领域。

技术特征：

1.一种石墨烯环氧树脂复合材料，其特征在于，包括以下质量份的各个原材料：

2.根据权利要求1所述的石墨烯环氧树脂复合材料，其特征在于，所述双酚a型液态环氧树脂黏度为10000-20000cp。

3.根据权利要求1所述的石墨烯环氧树脂复合材料，其特征在于，所述增韧剂为纳米粒子增韧剂或橡胶类增韧剂。

4.根据权利要求1所述的石墨烯环氧树脂复合材料，其特征在于，所述苯酚型酚醛环氧树脂黏度为15000-20000cp。

5.根据权利要求1所述的石墨烯环氧树脂复合材料，其特征在于，所述固化剂为微粉级双氰胺，粒径为5-10μm。

6.根据权利要求1所述的石墨烯环氧树脂复合材料，其特征在于，所述促进剂为改性咪唑、改性胺类或改性脲。

7.根据权利要求1所述的石墨烯环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤6)中，纤维为碳纤维或玻璃纤维。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤7)中，固化温度140℃，时间30min，固化压力6bar。

技术总结
本发明属于环氧树脂复合材料技术领域，涉及一种石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法，包括以下质量份的各个原材料：双酚A型固体环氧35‑50份；双酚A型液态环氧20‑30份；增韧剂5‑10份；苯酚型酚醛环氧10‑20份；石墨烯1‑5份；固化剂1‑10份和促进剂1‑5份。本发明提供一种石墨烯环氧树脂复合材料及其制备方法，石墨烯分散性好，复合材料具有电导率高、强度高以及重量轻的特点。

技术研发人员：燕莎,王志民,张伟
受保护的技术使用者：陕西黄河新兴设备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12