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一种高韧性、高强度碳纳米管环氧树脂复合材料的制备方法

成果类型:: 发明专利

发布时间: 2022-11-12 16:15:38

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”科技创新全链条服务生态系统专业科技服务团| bayuegua123 | 2022-11-18 10:48:16
制备一种高韧性、高强度碳纳米管/环氧树脂复合材料,属于聚合物复合材料领域。该方法是采用嵌段共聚物—环氧基封端型聚醚聚硅氧烷作为碳纳米管的分散剂,通过环氧基封端型聚醚聚硅氧烷的表面包覆,使碳纳米管均匀分散在环氧树脂中,同时,其嵌段结构中的有机硅和聚醚柔性链结构与碳纳米管协同增韧环氧树脂,制备出高韧性、高强度碳纳米管/环氧树脂复合材料。
1、本技术方案采用一种市售的嵌段共聚物—环氧基封端型聚醚聚硅氧烷,其结构中的有机硅氧链碳纳米管有强烈的相互作用,能作为碳纳米管分散剂和表面改性剂。同时,环氧基封端聚醚能参与环氧树脂固化,最终使环氧基封端型聚醚聚硅氧烷改性碳纳米管能均匀分散在环氧树脂中,并使碳纳米管和环氧树脂有强的界面相互作用力。 2、环氧基封端型聚醚聚硅氧烷本身为一种柔性较大的嵌段共聚物,对环氧树脂有明显的增韧效果,因而能与碳纳米管协同增韧环氧树脂。 3、本技术方案的制备工艺简单,无有机溶剂,绿色环保,能适应工业化生产的需要; 4、本技术方案制备的环氧树脂复合材料不仅具有高韧性、高强度,还有其他如导热等优异性能,在电子封装、建筑施工、航空航天等领域有重大的应用价值。

碳纳米管由于具有一维纳米结构和优良的性能,被认为是高分子材料增强改性的良好填料(Coleman,et *** 2006,44,1624-1652Punetha,***.***.2017,64,1-47Huang,et ***.***.2019,100,187-225)。但是,碳纳米管在高分子改性上存在部分技术难题。其一,碳纳米管由于一维纳米结构的相互缠结,用传统混合方法难以在环氧树脂中均匀分散,极易团聚,因此,降低了其改性的效果。其二,碳纳米管与高分子相互作用力弱,传递应力、声子和电子的效果差,进一步影响了其改性效率。为此,在改性前,往往采用对表面改性的方法对碳纳米管进行处理(一种氨基功能化碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备方法,CN106433034A;一种改性碳纳米管增韧的环氧树脂复合材料及其制备方法,CN108276737A)。其中,化学表面改性工艺繁琐,操作复杂,往往使用强氧化剂和有机溶剂,污染环境,因此,难以工业化生产。而物理非共价键改性方法改性剂往往成本高,其加入往往会降低环氧树脂的性能。因此,寻找一种良好的碳纳米管分散剂和表面改性剂对于碳纳米管的应用具有重大价值。

化工与材料学院源于1958年成立的泉州大学化学科,下设化学工程与工艺系、制药工程系、材料化学系和化学系四个教学系,两个实验中心,包括:化学工程与工艺、制药工程、材料化学、化学和材料化学(闽台合作)5个本科专业,与福州大学联合培养化学工程、材料工程两个专业硕士,在校共计1023人。2016年起按化工与制药类进行大类招生,并全力建设“绿色石油化工”应用型专业群。

根据最新统计,我国2005年全年环氧树脂产量为44万吨、进口量为25万吨、出口量为6万吨、消费总量为63万吨,产量继续保持较大增长,进口量在总消费量中的比较进一步下降,消费量已趋于稳定合理。

纵观近年来国际环氧树脂市场,1993年,世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143.5万吨,1999年为159.5万吨,2002年为186万吨,2005年为201万吨,预计2010年可达到250万吨左右。尤其是欧美、日本环氧树脂公司兼并及投资建设较为活跃。国际大鳄经过一系列重组整合,全球环氧树脂行业三甲已轮流坐庄,由20世纪末的ShellDOWCiba-Geigy,变成HexionDOW、南亚。市场新三强生产能力分别达到383630万吨/年!并且 HexionDOW、南亚三甲目前在中国都设有生产基地V国在数量上已成为全球环氧树脂最大生产国和重要消费国,但从消费结构以及企业个体用I度来看,作为经济组织国内企业还有待做大做强。

技术许可、技术转让;寻求资源对接,最好有明确的目标合作区域、目标合作领域、目标合作企业等;目标合作投融资机构等