CN104151775A - 一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法 - Google Patents

一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104151775A
CN104151775A CN201410384068.4A CN201410384068A CN104151775A CN 104151775 A CN104151775 A CN 104151775A CN 201410384068 A CN201410384068 A CN 201410384068A CN 104151775 A CN104151775 A CN 104151775A
Authority
CN
China
Prior art keywords
dimensional cross
linked
preparation
resin
foam structure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410384068.4A
Other languages
English (en)
Inventor
徐志伟
倪亚
吴凡
陈磊
田旭
滕堃玥
买巍
匡丽赟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Polytechnic University
Original Assignee
Tianjin Polytechnic University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Polytechnic University filed Critical Tianjin Polytechnic University
Priority to CN201410384068.4A priority Critical patent/CN104151775A/zh
Publication of CN104151775A publication Critical patent/CN104151775A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

本发明涉及纳米复合材料制备领域，具体为一种三维交联的石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：(1)加入多氨基化合物，在氧化石墨烯溶液中形成氧化石墨烯与氨基化合物的絮凝物，经过离心处理、冷冻干燥和加热反应过程制备三维交联的石墨烯泡沫结构；(2)利用真空打压或负压流动成型等方法，灌注树脂，填充三维交联的石墨烯泡沫多孔结构，经脱泡、固化处理制备三维交联的石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料。该方法是将树脂灌注于已组装成型的三维交联石墨烯泡沫结构中，有效克服了石墨烯与树脂混合过程中发生的严重团聚现象，得到性能优异的三维交联的石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料。

Description

一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法，属于纳米复合材料制备领域。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构，是构建其他维数炭材料(零维富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨)的基本结构单元。石墨烯独特的晶体结构使它具有优异的力学和电学性能，被认为是复合材料的理想增强材料。其二维片状的外观形貌及超大比表面积可与基体材料产生更丰富更紧密的接触，比一维的碳纳米管有更好的增强性能。
目前石墨烯/树脂复合材料的制备方法主要是溶液机械共混法，但采用该方法制备石墨烯复合材料时，很难将二维的石墨烯片完全均匀的分散在树脂等聚合物中，石墨烯片通常会在聚合物基体内再次团聚，造成不均匀分布状态，使得复合材料中石墨烯的有效含量低于预期值，从而影响到石墨烯增强树脂基复合材料的各项性能。
本发明提出将石墨烯纳米片组装成宏观的三维交联泡沫结构，作为树脂等聚合物复合材料的增强体制备石墨烯复合材料，可有效提高石墨烯含量，同时避免石墨烯自团聚现象的发生。
发明内容
本发明提供了一种新型的石墨烯增强树脂复合材料的制备方法。在化学反应过程中，通过中间体的作用，石墨烯片之间形成一定的化学键，构建出一种三维交联的石墨烯泡沫结构。再通过灌注树脂于制备的三维交联石墨烯泡沫结构中，有效克服了石墨烯在复合材料成型过程中自团聚的发生，得到性能优异的三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料。
本发明的技术方案通过以下步骤实现：
(1)选择合适的多氨基化合物作为中间体，加入到氧化石墨烯溶液中，形成氧化石墨烯与多氨基化合物的絮凝物，经离心处理、冷冻干燥和加热化学反应过程制备三维交联的石墨烯泡沫结构；
(2)利用真空打压或负压流动成型等方法，灌注树脂，填充三维交联的石墨烯泡沫多孔结构，经脱泡、固化过程制备三维交联的石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料。
上述步骤(1)中的多氨基化合物为树枝状大分子聚酰胺-胺、二乙烯三胺、间苯二胺、三乙烯四胺、壳聚糖等。
上述方法制备的三维交联的石墨烯泡沫结构是石墨烯片层在共价键的连接作用下形成的三维结构，氧化石墨烯水溶液的浓度为0.1～10mg/mL。
上述步骤(2)中填充三维交联的石墨烯多孔结构的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂等热固性树脂。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明提供的一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法进行详细说明。
实施例1：
对氧化石墨水溶液超声处理3h，制备浓度为1.0mg/ml的氧化石墨烯水溶液400ml，滴加2g聚酰胺-胺，迅速出现絮凝现象，静置后出现明显分层现象。经高速离心除去多余的溶剂后，将絮凝物置于模具中，-10℃下预冷冻12h，-50℃下真空冷冻干燥24h，即得到多孔状氧化石墨烯与聚酰胺-胺混合体。并在150℃加热反应12h，即在模具中形成多孔状三维交联的石墨烯泡沫结构，这种结构在去离子水中超声分散2h依然保持原状。
按质量比100∶70∶1比例混合环氧树脂、固化剂与促进剂，60℃下恒温30min，降低树脂的粘度，以增加其流动性。密封模具，使制备得到的三维交联的石墨烯泡沫结构处于完全密封的环境中，在真空泵抽吸下使模具处于负压状态，同时对树脂罐加压，使树脂进入模具对石墨烯泡沫充分浸润、填充。然后在90℃/3h、120℃/3h、150℃/5h的条件下加热固化成型，获得三维交联石墨烯泡沫结构增强的环氧树脂复合材料。
实施例2：
配制2％的乙酸/水混合液50ml，加入0.2g壳聚糖，在40℃下搅拌4h得到透明的壳聚糖溶液。对氧化石墨水溶液超声处理3h，制备浓度为2.0mg/ml的氧化石墨烯水溶液200ml，滴加于制得的壳聚糖溶液中，迅速出现絮凝现象。经高速离心除去多余的溶剂后，将絮凝物置于模具中，-10℃下预冷冻12h，-50℃下真空冷冻干燥24h，即得到多孔状氧化石墨烯与壳聚糖的混合体。并在100℃加热反应12h，即在模具中形成多孔状三维交联的石墨烯泡沫结构。
密封模具，使制备得到的三维交联的石墨烯泡沫结构处于完全密封的环境中，采用真空泵抽吸模具，使热固性酚醛树脂吸入，浸润、填充处于负压状态下的三维交联石墨烯泡沫结构，180℃下加热2h固化成型，获得三维交联石墨烯泡沫结构增强的酚醛树脂复合材料。
实施例3：
对氧化石墨水溶液超声处理4h，制备浓度为4.0mg/mL的氧化石墨烯水溶液100ml，滴加2g三乙烯四胺，迅速出现絮凝现象，静置后出现明显分层现象。经高速离心除去多余的溶剂后，将絮凝物置于模具，-10℃下预冷冻12h，-50℃下真空冷冻干燥24h，即得到多孔状氧化石墨烯与三乙烯四胺的混合体。并在150℃加热反应12h，即在模具中形成多孔状三维交联的石墨烯泡沫结构，这种结构在去离子水中超声分散2h依然保持原状。
密封模具，对模具抽真空并打压树脂罐，灌注有机硅树脂于模具中，然后从室温加热至200℃保温2h固化成型，获得三维交联石墨烯泡沫结构增强的有机硅树脂复合材料。

Claims (4)

1.一种三维交联的石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)选择合适的多氨基化合物，加入到氧化石墨烯溶液中形成氧化石墨烯与多氨基化合物的絮凝物，经离心处理、冷冻干燥和加热反应过程制备三维交联的石墨烯泡沫结构；
(2)利用真空打压或负压流动成型等方法，灌注树脂，填充三维交联的石墨烯泡沫多孔结构，脱泡、加热固化制备三维交联的石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的多氨基化合物为树枝状大分子聚酰胺-胺、二乙烯三胺、间苯二胺、三乙烯四胺、壳聚糖等。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所用氧化石墨烯水溶液浓度为0.1～10mg/mL。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，填充三维交联的石墨烯多孔结构并制备复合材料的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、呋喃树脂、有机硅树脂等热固性树脂。
CN201410384068.4A 2014-08-01 2014-08-01 一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法 Pending CN104151775A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410384068.4A CN104151775A (zh) 2014-08-01 2014-08-01 一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410384068.4A CN104151775A (zh) 2014-08-01 2014-08-01 一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104151775A true CN104151775A (zh) 2014-11-19

Family

ID=51877412

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410384068.4A Pending CN104151775A (zh) 2014-08-01 2014-08-01 一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104151775A (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105111690A (zh) * 2015-09-25 2015-12-02 天津工业大学 一种提高三维石墨烯结构体/聚合物复合材料力学性能的方法
CN105153707A (zh) * 2015-10-16 2015-12-16 天津工业大学 一种提升三维石墨烯结构体/树脂复合材料力学性能的方法
CN105237686A (zh) * 2015-10-18 2016-01-13 桂林理工大学 一种介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法
CN106832758A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 东北大学秦皇岛分校 一种石墨烯/酚醛树脂导热复合材料及其制备方法
CN106987018A (zh) * 2017-02-04 2017-07-28 安徽理工大学 一种酚醛树脂‑石墨烯气凝胶及其制备、应用
WO2017139678A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Nitto Denko Corporation Pressure sensitive graphene-based valve element
CN108609603A (zh) * 2018-05-27 2018-10-02 南京航空航天大学 一种含有石墨烯涂层的碳泡沫及其制备方法
CN108751170A (zh) * 2018-06-15 2018-11-06 复旦大学 一种多孔层状石墨烯框架材料及其制备方法和应用
CN109775693A (zh) * 2018-06-26 2019-05-21 郑州大学 一种氮掺杂石墨烯材料的制备方法
CN110105625A (zh) * 2018-02-01 2019-08-09 中国石油化工股份有限公司 改性三维石墨烯及其制备方法和聚合物复合材料及其制备方法
CN110373001A (zh) * 2019-08-23 2019-10-25 哈尔滨工业大学 一种基于石墨烯增强碳纤维复合材料的制备方法
CN110437586A (zh) * 2019-08-23 2019-11-12 哈尔滨工业大学 一种高分散石墨烯增强环氧树脂基复合材料的制备方法
CN110452415A (zh) * 2019-08-23 2019-11-15 哈尔滨工业大学 一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法
CN110452414A (zh) * 2019-08-23 2019-11-15 哈尔滨工业大学 一种高定向石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法
CN112606420A (zh) * 2020-11-27 2021-04-06 合肥艺光高分子材料科技有限公司 一种固态硅胶泡棉的生产方法
US11472939B2 (en) 2016-12-15 2022-10-18 Sabic Global Technologies B.V. Thermally conductive three-dimensional (3-D) graphene polymer composite materials, methods of making, and uses thereof

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009143405A2 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 The University Of North Carolina At Chapel Hill Synthesis of graphene sheets and nanoparticle composites comprising same
US20100237296A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 Gilje S Scott Reduction of graphene oxide to graphene in high boiling point solvents
CN102504147A (zh) * 2011-11-29 2012-06-20 桂林理工大学 端氨基超支化聚合物接枝氧化石墨烯改性环氧树脂的方法
CN102718210A (zh) * 2012-07-03 2012-10-10 新疆大学 氧化石墨烯三维自组装气凝胶的制备方法及应用
WO2012174360A1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Massachusetts Institute Of Technology Foams of graphene, method of making and materials made thereof

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009143405A2 (en) * 2008-05-22 2009-11-26 The University Of North Carolina At Chapel Hill Synthesis of graphene sheets and nanoparticle composites comprising same
US20100237296A1 (en) * 2009-03-20 2010-09-23 Gilje S Scott Reduction of graphene oxide to graphene in high boiling point solvents
WO2012174360A1 (en) * 2011-06-15 2012-12-20 Massachusetts Institute Of Technology Foams of graphene, method of making and materials made thereof
CN102504147A (zh) * 2011-11-29 2012-06-20 桂林理工大学 端氨基超支化聚合物接枝氧化石墨烯改性环氧树脂的方法
CN102718210A (zh) * 2012-07-03 2012-10-10 新疆大学 氧化石墨烯三维自组装气凝胶的制备方法及应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GONGQING TANG ET AL.: "Three dimensional graphene aerogels and their electrically conductive composites", 《CARBON》 *

Cited By (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105111690A (zh) * 2015-09-25 2015-12-02 天津工业大学 一种提高三维石墨烯结构体/聚合物复合材料力学性能的方法
CN105153707A (zh) * 2015-10-16 2015-12-16 天津工业大学 一种提升三维石墨烯结构体/树脂复合材料力学性能的方法
CN105237686B (zh) * 2015-10-18 2017-12-12 桂林理工大学 一种介孔‑氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法
CN105237686A (zh) * 2015-10-18 2016-01-13 桂林理工大学 一种介孔-氧化石墨烯/不饱和聚酯模塑料的制备方法
US10722849B2 (en) 2016-02-12 2020-07-28 Nitto Denko Corporation Pressure sensitive graphene-based valve element
WO2017139678A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Nitto Denko Corporation Pressure sensitive graphene-based valve element
US20190015792A1 (en) * 2016-02-12 2019-01-17 Nitto Denko Corporation Pressure sensitive graphene-based valve element
US11472939B2 (en) 2016-12-15 2022-10-18 Sabic Global Technologies B.V. Thermally conductive three-dimensional (3-D) graphene polymer composite materials, methods of making, and uses thereof
CN106987018A (zh) * 2017-02-04 2017-07-28 安徽理工大学 一种酚醛树脂‑石墨烯气凝胶及其制备、应用
CN106987018B (zh) * 2017-02-04 2020-02-14 安徽理工大学 一种酚醛树脂-石墨烯气凝胶及其制备、应用
CN106832758A (zh) * 2017-03-06 2017-06-13 东北大学秦皇岛分校 一种石墨烯/酚醛树脂导热复合材料及其制备方法
CN106832758B (zh) * 2017-03-06 2019-04-12 东北大学秦皇岛分校 一种石墨烯/酚醛树脂导热复合材料及其制备方法
CN110105625A (zh) * 2018-02-01 2019-08-09 中国石油化工股份有限公司 改性三维石墨烯及其制备方法和聚合物复合材料及其制备方法
CN108609603A (zh) * 2018-05-27 2018-10-02 南京航空航天大学 一种含有石墨烯涂层的碳泡沫及其制备方法
CN108609603B (zh) * 2018-05-27 2022-03-22 南京航空航天大学 一种含有石墨烯涂层的碳泡沫及其制备方法
CN108751170A (zh) * 2018-06-15 2018-11-06 复旦大学 一种多孔层状石墨烯框架材料及其制备方法和应用
CN108751170B (zh) * 2018-06-15 2021-11-19 复旦大学 一种多孔层状石墨烯框架材料及其制备方法和应用
CN109775693A (zh) * 2018-06-26 2019-05-21 郑州大学 一种氮掺杂石墨烯材料的制备方法
CN110452415A (zh) * 2019-08-23 2019-11-15 哈尔滨工业大学 一种高分散石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法
CN110452414B (zh) * 2019-08-23 2021-02-09 哈尔滨工业大学 一种高定向石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法
CN110373001B (zh) * 2019-08-23 2021-04-13 哈尔滨工业大学 一种基于石墨烯增强碳纤维复合材料的制备方法
CN110437586B (zh) * 2019-08-23 2021-04-13 哈尔滨工业大学 一种高分散石墨烯增强环氧树脂基复合材料的制备方法
CN110452414A (zh) * 2019-08-23 2019-11-15 哈尔滨工业大学 一种高定向石墨烯增强双马树脂基复合材料的制备方法
CN110437586A (zh) * 2019-08-23 2019-11-12 哈尔滨工业大学 一种高分散石墨烯增强环氧树脂基复合材料的制备方法
CN110373001A (zh) * 2019-08-23 2019-10-25 哈尔滨工业大学 一种基于石墨烯增强碳纤维复合材料的制备方法
CN112606420A (zh) * 2020-11-27 2021-04-06 合肥艺光高分子材料科技有限公司 一种固态硅胶泡棉的生产方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104151775A (zh) 一种三维交联石墨烯泡沫结构增强树脂复合材料的制备方法
CN106189088B (zh) 一种碳纳米管-氧化石墨烯混杂增强复合材料的制备方法
CN102702679B (zh) 一种深潜用高强固体浮力材料的制备方法
CN102796374B (zh) 一种碳纳米管/苯并噁嗪/双马来酰亚胺复合材料及其制备方法
CN103665769B (zh) 纳米-微米多尺度纤维预浸料的制备方法
CN106832774B (zh) 一种芳纶纤维增强的3d石墨烯/环氧树脂复合材料及其制备方法和应用
CN101284423B (zh) 一种碳纳米管/碳纤维多尺度混杂复合材料的制备方法
CN111234502A (zh) 高效且均匀热传导的聚合物基导热材料及其制备方法
Luo et al. Investigation of properties of nano-silica modified epoxy resin films and composites using RFI technology
CN107541033A (zh) 一种高气体阻隔性纳米复合材料及其制备方法
CN104231624A (zh) 一种改性氰酸酯树脂导热复合材料及其制备方法
CN104860293B (zh) 碳纳米管三维网络宏观体、其聚合物复合材料及其制备方法
CN105111690A (zh) 一种提高三维石墨烯结构体/聚合物复合材料力学性能的方法
CN104448713B (zh) 一种开孔型导热性环氧基复合多孔材料及其制法与应用
CN103072289A (zh) 一种提高纤维增强树脂基复合材料层间韧性的方法
CN103642176B (zh) 一种高阻隔性复合材料的制备方法
CN107652629A (zh) 一种单分散介孔分子筛增强环氧树脂复合材料的制备方法
CN105216342A (zh) 车用碳纤维复合材料帽型梁制备方法及模具
CN105153639B (zh) 一种碳纳米管微球/玻璃纤维协同增强环氧复合材料的制备方法
CN107722595A (zh) 一种纤维‑石墨烯‑热塑性聚芳醚多尺度复合材料的制备方法
CN113416510B (zh) 一种环氧树脂灌封胶及其制备方法
CN105669920A (zh) 一种低收缩不饱和聚酯树脂及基于该树脂制备的玻璃纤维增强板材
CN103481567B (zh) 一种生物质多聚物杂化叠层复合材料及制备方法
CN106146864A (zh) 用于sls的石墨烯/聚丙烯复合粉末材料及制备方法
CN106746914A (zh) 一种陶瓷环氧树脂复合材料

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20141119