热固性树脂导电导热功能复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种热固性树脂导电导热功能复合材料及其制备方法。本发明专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料包含(a)连续碳纤维，(b)纳米石墨薄片和(c)热固性树脂。热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中一种或一种以上。复合材料中连续碳纤维10～65质量份，纳米石墨薄片5～20质量份，热固性树脂30～85质量份。本发明专利技术复合材料的制备方法包括：将纳米石墨薄片或膨胀石墨与热固性树脂液态预聚组合物混合配成浸胶液，然后将连续碳纤维浸入浸胶液使连续碳纤维附上浸胶液，随后采用拉挤工艺、缠绕工艺或者模压工艺制得复合材料。本发明专利技术复合材料在三维方向上力学性能均增强和导热导电性能均优良，综合性能较均衡。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料包含(a)连续碳纤维，(b)纳米石墨薄片和(c)热固性树脂。热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中一种或一种以上。复合材料中连续碳纤维10～65质量份，纳米石墨薄片5～20质量份，热固性树脂30～85质量份。本专利技术复合材料的制备方法包括：将纳米石墨薄片或膨胀石墨与热固性树脂液态预聚组合物混合配成浸胶液，然后将连续碳纤维浸入浸胶液使连续碳纤维附上浸胶液，随后采用拉挤工艺、缠绕工艺或者模压工艺制得复合材料。本专利技术复合材料在三维方向上力学性能均增强和导热导电性能均优良，综合性能较均衡。【专利说明】一、
本专利技术涉及导电导热功能复合材料及其制备方法，特别涉及，属于功能复合材料领域。二、
技术介绍
碳纤维具有高比强度、高比模量、耐高温、导电、导热、密度低和热膨胀系数小等优异性能，在宇宙飞船、航天飞行器、人造卫星、汽车船舰、建筑及机械等领域具有广泛的应用前景。连续碳纤维/热固性树脂聚合物复合材料可以在较大范围内根据需要调节性能，是目前最有发展前景的新型结构功能材料。碳纤维通常仅在纤维方向对复合材料呈现出明显的增强、导电和导热效应，因此连续碳纤维/聚合物复合材料的各向异性十分突出，其优异的物理力学性能都集中在纤维方向，而在复合材料的横向无纤维加强、导热、导电作用，横向的力学强度、导热导电性能差，因此复合材料的横向力学强度、力学模量、抗冲击性、导电性和导热性等均较低，与纵向方向差别大。对于平板、管材或型材等形状制品和许多复杂受力的应用领域来说，这是目前连续碳纤维/聚合物复合材料、特别是拉挤复合材料的明显不足和缺点。三、
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种综合性能更加优异的。实现本专利技术目的的技术解决方案为:一种热固性树脂导电导热功能复合材料，包含(a)连续碳纤维，(b)纳米石墨薄片和(C)热固性树脂。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料所采用的热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中 的一种或一种以上。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料中，连续碳纤维10~65质量份，纳米石墨薄片5~20质量份，热固性树脂30~85质量份。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法可以是:依次包括以下步骤:(I)将可膨胀石墨膨胀制成膨胀石墨且将膨胀石墨剥离制成纳米石墨薄片，或者将可膨胀石墨膨胀制成膨胀石墨；(2)将纳米石墨薄片与热固性树脂液态预聚组合物混合配成纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液，或者将膨胀石墨与热固性树脂液态预聚组合物混合配成纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液；(3)将连续碳纤维浸入纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液，使连续碳纤维附上纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液；(4)将附上纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液的连续碳纤维集合形成特定形状集合体；(5)将形成的特定形状集合体固化得到复合材料。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第⑴步与第(2)步之间可以增加膨胀石墨进行表面改性处理步骤或者纳米石墨薄片进行表面改性处理步骤。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第(2)步所述复合浸胶液中热固性树脂95~70质量份，纳米石墨薄片5~30质量份。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第(3)步所采用连续碳纤维最好是表面改性后的连续碳纤维。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第(4)步所述将附上纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液的连续碳纤维集合形成特定形状集合体的方法可以是拉挤工艺、缠绕工艺或者模压工艺。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所采用的热固性树脂可以是环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中的一种或一种以上。与现有技术相比，本专利技术具有显著的优点。连续碳纤维是高强高模的一维增强体，纳米石墨微片(膨胀石墨复合过程会成为纳米石墨微片)是高强高模的二维增强体，它们两者都是导电体 和导热体。连续碳纤维仅在其碳纤维方向具有优异的增强效果和导电导热性能，而纳米石墨微片弥散于连续碳纤维之间的树脂基体中，在垂直碳纤维方向的方向(或称另二维方向)呈现增强作用和导电导热性能，因此本专利技术复合材料力学性能、导电性能和导热性能在三维方向上均较优异且比较均衡，比目前连续碳纤维/热固性复合材料能够更好地发挥连续碳纤维复合材料的优异性能，更好地满足高
对于材料轻质、高强、多功能化的需求，可以在航空航天、汽车船舰、机械工业、采矿工业、电子家电等领域获得更好的应用。四、【具体实施方式】本专利技术热热固性树脂导电导热功能复合材料，包含(a)连续碳纤维，(b)纳米石墨薄片和(C)热固性树脂。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料所采用的热固性树脂为环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺中的一种或一种以上。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料中，连续碳纤维10~65质量份，纳米石墨薄片5~20质量份，热固性树脂30~85质量份。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法可以是:依次包括以下步骤:(I)将可膨胀石墨膨胀制成膨胀石墨且将膨胀石墨剥离制成纳米石墨薄片，或者将可膨胀石墨膨胀制成膨胀石墨；(2)将纳米石墨薄片与热固性树脂液态预聚组合物混合配成纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液，或者将膨胀石墨与热固性树脂液态预聚组合物混合配成纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液；(3)将连续碳纤维浸入纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液，使连续碳纤维附上纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液；(4)将附上纳米石墨薄片-热固性树脂复合浸胶液的连续碳纤维集合形成特定形状集合体；(5)将形成的特定形状集合体固化得到复合材料。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法所述的热固性树脂液态预聚组合物，是指热固性树脂预聚物与固化剂(或交联剂)、反应助剂(如促进剂、引发剂、催化剂、助催化剂等)、溶剂以及其他添加剂(如填料、颜料、阻燃剂等)等混合而成的液态组合物，其可以在适当条件下(如受热或其他)固化成为固体聚合物(如环氧树脂、不饱和聚酯、聚氨酯或聚酰亚胺)。比如，环氧树脂预聚物与固化剂(如脂肪胺固化剂、芳香胺固化剂、酸酐类固化剂等)、促进剂(如DMP-30)的液态混合物；不饱和聚酯预聚物与交联剂(如苯乙烯)、引发剂(如过氧化二苯甲酰等)、促进剂(如环烷酸钴)等的液态混合物；异氰酸酯单体与多元醇单体(如聚酯多元醇或聚醚多元醇)、催化剂(如叔胺类、有机锡类等)等的液态混合物；等。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第⑴步与第(2)步之间可以增加膨胀石墨进行表面改性处理步骤或者纳米石墨薄片进行表面改性处理步骤，这样可提高膨胀石墨或者纳米石墨薄片与热固性树脂的界面结合，使本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的性能更佳。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第(2)步所述复合浸胶液中热固性树脂95~70质量份，纳米石墨薄片5~30质量份。本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的制备方法中所述的第(3)步所采用连续碳纤维最好是表面改性后的连续碳纤维，这样可提高连续碳纤维与热固性树脂的界面结合，使本专利技术热固性树脂导电导热功能复合材料的性能更佳。本专利技术热固性树脂导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热固性树脂导电导热功能复合材料，其特征在于：包含(a)连续碳纤维，(b)纳米石墨薄片和(c)热固性树脂。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：应宗荣，疏芳，周雪莉，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32