一種籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種碳納米管改性技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種新型籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法及其在環(huán)氧樹脂中的應(yīng)用，所述制備方法包括如下步驟：羧基化碳納米管預(yù)處理，配制多巴胺鹽酸鹽和羧基化碳納米管的混合液，并經(jīng)過避光冰水浴攪拌、機(jī)械攪拌、離心、純化等操作，得到聚多巴胺改性碳納米管；最后，將將聚多巴胺改性碳納米管和氨基化籠型倍半硅氧烷分別加入有機(jī)溶劑中，混合后調(diào)節(jié)pH值，在溫度90~110℃的條件下反應(yīng)后、經(jīng)過濾，洗滌，干燥等步驟，得到籠型倍半硅氧烷改性碳納米管。本發(fā)明操作方法簡單易行，可改善碳納米管在環(huán)氧樹脂中的分散性以及界面結(jié)合性能，有效地提高環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能及耐熱性。
【專利說明】
一種籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于碳納米管改性技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型籠型倍半硅氧烷改性碳納 米管的制備方法及其在環(huán)氧樹脂中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米復(fù)合材料因其優(yōu)異的綜合性能，特別是其結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性，已被廣泛用于航空 航天、能源交通、電子電器等領(lǐng)域;其中，環(huán)氧樹脂基納米復(fù)合材料則是極具吸引力和應(yīng)用 前景的材料體系之一。
[0003] 碳納米管，簡稱CNTs，因其完美的結(jié)構(gòu)和廣泛的潛在應(yīng)用，近年來一直是材料學(xué)領(lǐng) 域的研究熱點(diǎn)。CNTs具有出色的機(jī)械性能，并且具有優(yōu)良的電、熱性能，使其在復(fù)合材料領(lǐng) 域具有巨大的應(yīng)用前景。碳納米管通過橋聯(lián)、裂紋偏轉(zhuǎn)、承載內(nèi)應(yīng)力等機(jī)制，加入環(huán)氧樹脂 基體后的復(fù)合材料強(qiáng)度、韌性等性能顯著提升。但是，碳納米管大的長徑比、表面積導(dǎo)致其 在樹脂基體中容易團(tuán)聚；而疏水的石墨化結(jié)構(gòu)使其與樹脂基體的界面結(jié)合能力較低，這都 影響了碳納米管的增強(qiáng)效果。因?yàn)橥ㄟ^各種物理、化學(xué)手段改性碳納米管，解決它在樹脂中 的分散和界面結(jié)合問題一直是碳納米管增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料方面的研究熱點(diǎn)。
[0004] 籠型倍半硅氧烷，簡稱為P0SS，是一種以介于Si02與硅樹脂(R2Si0)n之間的有 機(jī)無機(jī)雜化材料，以有Si-0-Si納米籠狀結(jié)構(gòu)為核心，外圍是有機(jī)基團(tuán)。這些特點(diǎn)使得 P0SS具有優(yōu)異的介電性能，耐熱性和力學(xué)性能。P0SS運(yùn)用在雜化材料的合成和制備中是目 前高分子納米級(jí)單元雜化材料研究的一個(gè)熱點(diǎn)。目前，聚合物/P0SS復(fù)合材料的制備方式 主要有兩種:化學(xué)共聚和物理共混。化學(xué)共聚法根據(jù)P0SS上所帶官能團(tuán)不同，其可以作為主 鏈、側(cè)鏈或交聯(lián)點(diǎn)參與到聚合物體系中，但制備過程相對(duì)比較復(fù)雜，結(jié)構(gòu)比較難控制。物理 共混相比之下相對(duì)而言更加簡單易行，并且不受P0SS種類和聚合物單體聚合方式的限 制，但如何獲得納米級(jí)別的分散同樣是制約其性能的問題。P0SS化學(xué)共聚或共混加入環(huán)氧 樹脂中，能顯著提高環(huán)氧樹脂的介電性能、熱穩(wěn)定性、沖擊韌性。但是，隨著對(duì)材料性能的需 求的日益提升，單一的材料往往不能滿足人們要求。有文獻(xiàn)報(bào)道，通過自由基聚合將八甲基 丙烯酸酯基P0SS單體在CNTs表面形成包覆層可控的核殼結(jié)構(gòu)，并加入到聚偏氟乙烯PVDF 中，實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料介電性能的可控調(diào)節(jié)。
[0005] 自多巴胺化學(xué)問世以來，因其簡單可控、條件溫和、超強(qiáng)結(jié)合能力，被廣泛運(yùn)用于 各類材料，尤其是惰性材料的表面修飾，并取得廣泛進(jìn)展。雖然，目前有關(guān)多巴胺的聚合機(jī) 理尚不明確，但絲毫沒有影響研究人員的研究熱情。多巴胺可在PH=8.5條件下發(fā)生氧化自 聚合生成聚多巴胺，聚多巴胺能穩(wěn)固的附著在材料的表面，多巴胺改性的碳納米管在水、有 機(jī)溶劑中表現(xiàn)出良好的分散性，而且聚多巴胺層表面具有大量的兒茶酚基團(tuán)及少量的氨 基，這也為二次反應(yīng)提供了反應(yīng)位點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供了一種籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法，所述制備方法包括 如下步驟： a、 乙醇超聲處理粒徑均勻的羧基化碳納米管； b、 將處理后的羧基化碳納米管和多巴胺鹽酸鹽依次溶入pH=8.5的Tris緩沖液中，羧基 化碳納米管含量為0.1~1 .〇g/l〇〇ml，并在60W-120W的條件下超聲處理5分鐘，得到混合溶液 I; C、將多巴胺鹽酸鹽加入混合溶液I中，用混合溶液I配制成多巴胺鹽酸鹽濃度為1.0~ 10. 〇g/L的混合溶液，避光在冰水浴中攪拌至多巴胺鹽酸鹽完全溶解，得到混合溶液Π ; d、 將混合溶液Π 置于25°C的恒溫水浴機(jī)械攪拌24~72小時(shí)，得到含有聚多巴胺改性碳 納米管的混合溶液； e、 將含有聚多巴胺改性碳納米管混合溶液中加入去離子水，在轉(zhuǎn)數(shù)為1000~8000轉(zhuǎn)的 條件下離心5~10分鐘，并冷凍干燥，得到聚多巴胺改性碳納米管； f、 將聚多巴胺改性碳納米管加入有機(jī)溶劑中，配制聚多巴胺改性碳納米管:有機(jī)溶劑 (m/V)=l. 0~5. Og/L的混合溶液IV; g、 將氨基化籠型倍半硅氧烷加入步驟f所述的有機(jī)溶劑中，配制氨基化籠型倍半硅氧 烷:有機(jī)溶劑(m/V)= 2.0~10.0g/L的混合溶液V ; h、 將混合溶液IV和混合溶液V按照1:1~1:5的比例混合，并用Tris緩沖液調(diào)節(jié)其pH值 到在8~10之間，得到混合溶液VI; i、 將混合溶液VI在溫度90~110°C的條件下反應(yīng)5~12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后用濾膜進(jìn)行過 濾，得到的濾渣依次用甲苯，乙醇，去離子水洗滌，干燥，得到籠型倍半硅氧烷改性碳納米 管。
[0007] 進(jìn)一步:所述步驟e中，冷凍干燥具體為:-65-55°C的條件下冷凍干燥24~72小時(shí)。 [0008] 進(jìn)一步，所述步驟i中，膜過濾具體為：用孔徑為0.22μπι-0.45μπι的濾膜過濾，所述 濾膜的材質(zhì)包括尼龍、聚四氟乙烯。
[0009]進(jìn)一步，所述有機(jī)溶劑包括:甲苯、氯仿、四氫呋喃。
[00?0] 進(jìn)一步，所述機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為80~140r/min。
[0011] 同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的應(yīng)用，具體為:將所述 籠型倍半硅氧烷改性碳納米管加入到環(huán)氧樹脂中，得到新型力學(xué)增強(qiáng)的籠型倍半硅氧烷改 性碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0012] 進(jìn)一步，所述籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的添加量為0.1~1.5%。
[0013]有益效果 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明改進(jìn)了原有多巴胺包覆碳納米管的工藝手段，選取了羧基化碳納米管，羧基化 碳納米管上的羧基先與多巴胺發(fā)生反應(yīng)，然后再發(fā)生自聚合，化學(xué)鍵作用與物理Ji-Ji共輒作 用使得聚多巴胺層與碳納米管結(jié)合更加緊密。首先對(duì)碳納米管進(jìn)行篩分，保證了碳納米管 粒徑的均勻性更有利于后續(xù)的反應(yīng)。離心、冷凍干燥過程的使用，可以盡可能的保證CNTs-roA保持一種纏結(jié)較少的輸送狀態(tài)。聚多巴胺作為一種有效的表面改性物質(zhì)，可以改善其在 環(huán)氧樹脂中的分散性及界面結(jié)合。
[0014]其次，本發(fā)明巧妙的利用了聚多巴胺層上的兒茶酚基團(tuán)作為二次反應(yīng)位點(diǎn)，將氨 基化籠型倍半硅氧烷(P0SS-NH2)利用席夫堿反應(yīng)接枝到CNTs-roA上，制備了 P0SS改性碳納 米管雜化材料CNTs-PDA-POSS。這種材料不僅僅是將兩種已被證實(shí)的有效的表面改性劑多 巴胺、P0SS巧妙結(jié)合到碳納米管上；同時(shí)本發(fā)明構(gòu)造了一種新型多維度三層結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)如 圖3所示。碳納米管一維剛性結(jié)構(gòu)，聚多巴胺的聚合物軟層，局部分布的納米級(jí)籠狀剛性 P0SS。相比與之前的CNTsOPOSS核殼結(jié)構(gòu)，這種多維度多層納米結(jié)構(gòu)，能夠與基體實(shí)現(xiàn)更有 效的機(jī)械嵌合，實(shí)現(xiàn)應(yīng)力的有效傳遞，最終達(dá)到機(jī)械性能的顯著提升。
[0015] 而且，多維度的結(jié)構(gòu)有效的阻隔了碳納米管之間的31-31堆疊也有助于分散性的提 尚。未反應(yīng)的兒茶酸基團(tuán)可以參與樹脂的交聯(lián)固化反應(yīng)，P0SS也能提尚基體的熱穩(wěn)定性。
[0016] 最后，多巴胺鹽酸鹽仿生修飾碳納米管，避免了傳統(tǒng)方法改性碳納米管造成的環(huán) 境污染及破壞碳納米管管壁等缺點(diǎn)。碳納米管表面牢固的聚多巴胺層具有良好的親和力及 反應(yīng)活性，既可以提高樹脂相容性，催化環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)過程，又可以成為二次反應(yīng)的活 性位點(diǎn)。
[0017] 籠型倍半硅氧烷改性碳納米管后獲得的新型多維度納米雜化材料，可改善碳納米 管在環(huán)氧樹脂中的分散性以及界面結(jié)合性能，從而更有效的提高環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能及耐 熱性。
【附圖說明】
[0018] 圖1是羧基化碳納米管、聚多巴胺改性碳納米管、籠型倍半硅氧烷改性碳納米管傅 立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜對(duì)比圖； 圖2是羧基化碳納米管、聚多巴胺改性碳納米管、籠型倍半硅氧烷改性碳納米管高分辨 透射電子顯微鏡對(duì)比圖。
[0019] 圖3是羧基化碳納米管、籠型倍半硅氧烷改性碳納米管分散在樹脂基體中斷面掃 描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】 [0020] 。
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例子進(jìn)一步闡明本發(fā)明，未特殊說明，實(shí)施例中的試劑均為分 析純。
[0022] 實(shí)施例1: 本實(shí)施例中，所用羧基化碳納米管購買于中科院成都有機(jī)化學(xué)研究所，所用氨基化籠 型倍半硅氧烷購買于美國Hybrid Plastics公司； 步驟I:將購買的羧基化碳納米管放入篩分機(jī)篩分獲取100目均勻粒徑的羧基化碳納米 管，采用乙醇水浴超聲1~2小時(shí)，并烘干，獲得粒徑均勻、狀態(tài)蓬松的碳納米管，命名為:狀態(tài) 蓬松的羧基化碳納米管； 步驟Π :狀態(tài)蓬松的羧基化碳納米管加入PH為8.5的Tris緩沖液，配制成羧基化碳納米 管含量為〇. 5g/100ml的混合溶液I，在60W-120W的條件下超聲處理5分鐘； 步驟m:將多巴胺鹽酸鹽加入混合溶液I中，用混合溶液I配制成多巴胺鹽酸鹽終濃度 為2.Og/L的混合溶液Π ，避光冰水浴攪拌至其溶解。25°C恒溫水浴機(jī)械攪拌24小時(shí)得到聚 多巴胺碳納米管的混合溶液，其中，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速11 〇r/min; 步驟IV:將上述含有聚多巴胺改性碳納米管混合溶液中加入去離子水，在轉(zhuǎn)數(shù)為4000 轉(zhuǎn)的條件下離心5分鐘，冷凍干燥48小時(shí)，得到聚多巴胺改性碳納米管； 步驟V :將聚多巴胺改性碳納米管加入甲苯中，配制成聚多巴胺改性碳納米管濃度為 2g/L的混合溶液IV; 步驟VI:將氨基化籠型倍半硅氧烷加入甲苯中，配制成氨基化籠型倍半硅氧烷濃度為 2g/L的混合溶液V ; 步驟W:將混合溶液IV和混合溶液V按照1:2的比例混合，用Tri s緩沖液調(diào)節(jié)其pH值到 堿性8.5得到混合溶液VI; 步驟珊:在溫度90°C的條件下反應(yīng)6小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，用孔徑為0.22μπι-0.45μπι的尼龍 濾膜過濾，濾渣依次用甲苯，乙醇，去離子水洗滌，在50°C，20MPa的條件下真空干燥，得到籠 型倍半硅氧烷改性碳納米管。
[0023]
【申請(qǐng)人】購買了傳統(tǒng)的羧基化碳納米管及自制聚多巴胺改性碳納米管，并和本實(shí)施 例得到的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管做了對(duì)比。其結(jié)果見表1和說明書附圖： 表1羧基化碳納米管、聚多巴胺修飾碳納米管、P0SS修飾多維度碳納米管X射線光電子 能譜對(duì)比表
表1顯示，籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的硅含量顯著上升至5.26%，而對(duì)比的兩種碳 納米管均不能檢測出硅，證明了籠型倍半硅氧烷成功接上碳納米管。
[0024] 圖1是羧基化碳納米管、聚多巴胺改性碳納米管、籠型倍半硅氧烷改性碳納米管傅 立葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜對(duì)比圖，圖中，最上面的曲線表示的是籠型倍半硅氧烷改性碳納米管， 中間的曲線是聚多巴胺改性碳納米管，最下面的曲線是羧基化碳納米管。
[0025]從圖1的曲線可以觀察到在1109CHT1處Si-0-Si基團(tuán)的吸收波長，結(jié)合表1的數(shù)據(jù)分 析，證明了本發(fā)明的方法可以使籠型倍半硅氧烷成功接上碳納米管。
[0026]圖2是羧基化碳納米管、聚多巴胺改性碳納米管、籠型倍半硅氧烷改性碳納米管高 分辨透射電子顯微鏡對(duì)比圖，其中圖2a為羧基化碳納米管，圖2b為聚多巴胺改性碳納米管， 圖2c為籠型倍半硅氧烷改性碳納米管。
[0027]從圖2a可以看出，羧基化碳納米管有著光滑的側(cè)壁，從圖2b可以看出，經(jīng)多巴胺修 飾后，在聚多巴胺改性碳納米管表面出現(xiàn)一層均勻的3nm左右的聚多巴胺修飾層，因?yàn)樾揎?層的存在，聚多巴胺改性碳納米管的輪廓也變得模糊。從圖2c可以看出，本發(fā)明提出的方法 將籠型倍半硅氧烷經(jīng)過席夫堿反應(yīng)接枝到聚多巴胺層后，形成了一種多維度的結(jié)構(gòu)。最內(nèi) 層是碳納米管，中間是聚多巴胺的過渡層，最外層是籠型倍半硅氧烷。因可發(fā)生席夫堿反應(yīng) 的醌式結(jié)構(gòu)含量有別，在某些位置會(huì)出現(xiàn)籠型倍半硅氧烷的富集區(qū)。這種多維度結(jié)構(gòu)能夠 有效地傳遞應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明得到的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的力學(xué)性能的得到提 升。
[0028] 實(shí)施例2 本實(shí)施例中，所用羧基化碳納米管購買于中科院成都有機(jī)化學(xué)研究所，所用氨基化籠 型倍半硅氧烷購買于美國Hybrid Plastics公司； 步驟I:將購買的羧基化碳納米管放入篩分機(jī)篩分獲取200目均勻粒徑的羧基化碳納米 管，采用乙醇水浴超聲1.5小時(shí)，并烘干，獲得粒徑均勻、狀態(tài)蓬松的碳納米管，命名為:狀態(tài) 蓬松的羧基化碳納米管； 步驟Π :狀態(tài)蓬松的羧基化碳納米管加入pH為8.5的Tris緩沖液，配制成羧基化碳納米 管含量為1 .〇g/l〇〇ml的混合溶液I，在60W-120W的條件下超聲處理5分鐘； 步驟m:將多巴胺鹽酸鹽加入混合溶液I中，用混合溶液I配制成多巴胺鹽酸鹽終濃度 為10.0 g/L的混合溶液Π ，避光冰水浴攪拌至其完全溶解。25 °C恒溫水浴機(jī)械攪拌30小時(shí)得 到聚多巴胺改性碳納米管的混合溶液，其中，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速80r/min; 步驟IV:將上述聚多巴胺改性碳納米管的混合溶液中加入去離子水，在轉(zhuǎn)數(shù)為8000轉(zhuǎn) 的條件下離心10分鐘，冷凍干燥24小時(shí)，得到聚多巴胺改性碳納米管； 步驟V:將聚多巴胺改性碳納米管加入氯仿中，配制成聚多巴胺改性碳納米管濃度為 5. Og/L的混合溶液IV; 步驟VI:將氨基化籠型倍半硅氧烷加入氯仿中，配制成氨基化籠型倍半硅氧烷濃度為 l〇g/L的混合溶液V ; 步驟W:將混合溶液IV和混合溶液V按照1:5的比例混合，用Tr i s緩沖液調(diào)節(jié)其pH= 10 得到混合溶液VI; 步驟珊:將混合溶液VI在溫度110 °C的條件下反應(yīng)12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，用孔徑為0.45μ m的聚四氟乙烯濾膜過濾，濾渣依次用甲苯，乙醇，去離子水洗滌，在80°C，真空干燥，得到籠 型倍半硅氧烷改性碳納米管。
[0029] 實(shí)施例3 本實(shí)施例中，所用羧基化碳納米管購買于中科院成都有機(jī)化學(xué)研究所，所用氨基化籠 型倍半硅氧烷購買于美國Hybrid Plastics公司； 步驟I:將購買的羧基化碳納米管放入篩分機(jī)篩分獲取300目均勻粒徑的羧基化碳納米 管，采用乙醇水浴超聲2小時(shí)，并烘干，獲得粒徑均勻、狀態(tài)蓬松的碳納米管，命名為:狀態(tài)蓬 松的羧基化碳納米管； 步驟Π :狀態(tài)蓬松的羧基化碳納米管加入pH為8.6的Tris緩沖液，配制成羧基化碳納米 管含量為〇. lg/l〇〇ml的混合溶液I，在120W的條件下超聲處理5分鐘； 步驟m:將多巴胺鹽酸鹽加入混合溶液I中，用混合溶液I配制成多巴胺鹽酸鹽終濃度 為1 .〇g/L的混合溶液Π ，避光冰水浴攪拌至溶解。25°C恒溫水浴機(jī)械攪拌72小時(shí)得到聚多 巴胺改性碳納米管的混合溶液，其中，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速140r/min; 步驟IV:將上述含有聚多巴胺改性碳納米管的混合溶液中加入去離子水，在轉(zhuǎn)數(shù)為 1000轉(zhuǎn)的條件下離心5分鐘，冷凍干燥72小時(shí)，得到純化的聚多巴胺改性碳納米管； 步驟V :將聚多巴胺改性碳納米管加入四氫呋喃中，配制成聚多巴胺改性碳納米管濃 度為1.0g/L的混合溶液IV; 步驟VI:將氨基化籠型倍半硅氧烷加入四氫呋喃中，配制成氨基化籠型倍半硅氧烷濃 度為4g/L的混合溶液V ; 步驟將混合溶液IV和混合溶液V按照1:1的比例混合，用Tris緩沖液調(diào)節(jié)其pH=10 得到混合溶液VI; 步驟珊:將混合溶液VI在溫度100 °C的條件下反應(yīng)5小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，用孔徑為0.22μπι 的聚四氟乙烯濾膜過濾，濾渣依次用甲苯，乙醇，去離子水洗滌，在60°C，真空干燥，得到籠 型倍半硅氧烷改性碳納米管。
[0030] 實(shí)施例4 將所制備籠型倍半硅氧烷改性碳納米管加入環(huán)氧樹脂中，其中，籠型倍半硅氧烷改性 碳納米管的添加量為0.5~1.5%。采用傳統(tǒng)超聲、機(jī)械攪拌的方法，加入DDM固化劑，得到羧基 化碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。
[0031] 圖3a是本實(shí)施例制備的羧基化碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料破壞處的掃描電子顯 微鏡圖，圖3b是籠型倍半硅氧烷多維度修飾碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的掃描電子顯微 鏡圖。相比與圖3a，圖3b中籠型倍半硅氧烷多維度修飾的碳納米管在受到破壞時(shí)，能更有效 的傳遞載荷，斷面更加粗糖，能夠多的吸收應(yīng)力，從而提1?材料的力學(xué)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如 下步驟： a、 乙醇超聲處理粒徑均勻的羧基化碳納米管； b、 將處理后的羧基化碳納米管和多巴胺鹽酸鹽依次溶入pH=8.5的Tris緩沖液中，羧基 化碳納米管含量為0.1~I .Og/lOOml，并在60W-120W的條件下超聲處理5分鐘，得到混合溶液 I; C、將多巴胺鹽酸鹽加入混合溶液I中，用混合溶液I配制成多巴胺鹽酸鹽濃度為1.0~10. 〇g/L的混合溶液，避光在冰水浴中攪拌至多巴胺鹽酸鹽完全溶解，得到混合溶液Π ; d、 將混合溶液Π 置于25°C的恒溫條件下機(jī)械攪拌24~72小時(shí)，得到含聚多巴胺改性碳 納米管混合溶液； e、 將聚多巴胺改性碳納米管混合溶液中加入去離子水，在轉(zhuǎn)數(shù)為1000~8000轉(zhuǎn)的條件 下離心5~10分鐘，并冷凍干燥，得到聚多巴胺改性碳納米管； f、 將聚多巴胺改性碳納米管加入有機(jī)溶劑中，配制聚多巴胺改性碳納米管:有機(jī)溶劑 (m/V)=l. 0~5. Og/L的混合溶液IV; g、 將氨基化籠型倍半硅氧烷加入步驟f所述的有機(jī)溶劑中，配制氨基化籠型倍半硅氧 烷:有機(jī)溶劑(m/V)= 2.0~10.0g/L的混合溶液V ; h、 將混合溶液IV和混合溶液V按照1:1~1: 5的比例混合，并用Tris緩沖液調(diào)節(jié)其pH值 到在8~10之間，得到混合溶液VI; i、 將混合溶液VI在溫度90~110°C的條件下反應(yīng)5~12小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后用濾膜進(jìn)行過 濾，得到的濾渣依次用甲苯，乙醇，去離子水洗滌，干燥，得到籠型倍半硅氧烷改性碳納米 管。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法，其特征在于:所述 步驟e中，冷凍干燥具體為:-65-55°C的條件下冷凍干燥24~72小時(shí)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法，其特征在于:所述 步驟i中，過濾所用濾膜是孔徑為0.22μπι-0.45μπι的濾膜，所述濾膜的材質(zhì)包括尼龍、聚四氟 乙烯。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法，其特征在于:所述 有機(jī)溶劑包括：甲苯、氯仿、四氫呋喃。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的制備方法，其特征在于:所述 機(jī)械攪拌的轉(zhuǎn)速為80~140r/min。6. -種權(quán)利要求1所述的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的應(yīng)用，其特征在于:將所述籠 型倍半硅氧烷改性碳納米管加入到環(huán)氧樹脂中，得到新型力學(xué)增強(qiáng)的籠型倍半硅氧烷改性 碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的籠型倍半硅氧烷改性碳納米管增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，其 特征在于:所述籠型倍半硅氧烷改性碳納米管的添加重量分?jǐn)?shù)為0.1~1.5%。
【文檔編號(hào)】C08L63/00GK105885354SQ201610391144
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】隋剛, 高亮, 張清杰, 詹文煒, 楊小平
【申請(qǐng)人】北京化工大學(xué)