CN105524424A - 一种抗菌、抗静电环氧基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗菌、抗静电环氧基复合材料及其制备方法，包括如下组分及重量份数：环氧树脂100份，固化剂60-70份，纳米银粉4-6份，石墨粉4-10份，增韧剂4-16份，硅烷偶联剂1-3份。与现有技术相比，本发明的优势在于可以直接将一次成型，不需要二次装配抗菌、抗静电环氧结构材料或结构件。

Description

一种抗菌、抗静电环氧基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种抗菌、抗静电环氧基复合材料及其制备方法。
背景技术
随着海洋开发技术的不断发展以及深海探索的推进，深海复合材料近几年来成为国内研究热点。复合材料的应用实现了金属结构件难以实现的功能，在水下深潜器，水下机器人，海底隧道，海底光缆，石油输送管道等方面都已经得到的应用，并能在水下数千米的深海下安全使用。复合材料主要通过聚合物或者树脂类基体与纤维复合而成。
然而当复合材料被用于深海作业，海底隧道，海底光缆，石油输送管道时，外层的复合材料不仅仅要受到深海压强的冲击，而且不容忽视的海水中微生物的表面附着。同时深海作业过程中，静电的作用影响不可忽视，尤其在深海输油管道使用中，外层复合材料防静电处理显得更加重要。目前复合材料的抗菌、抗静电方面的报道较少，解决上述问题的主要方法是喷涂功能涂层提高抗菌能力、结构引入消除静电，在深海中涂层及结构引入将会带来诸多的问题，包括涂层结合力、引入结构的抗压性能等。采用在复合材料中加入功能粉体的方法，可以与复合材料成型同步，一次性解决上述问题。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种抗菌、抗静电环氧基复合材料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
第一方面，本发明提供一种抗菌、抗静电环氧基复合材料，包括如下组分及重量分数(以100份环氧树脂计)：
优选地，所述环氧树脂为双酚A类环氧树脂和脂肪族环氧树脂，重量比为1:1-1:3
优选地，所述固化剂是指与所述环氧树脂配套的固化剂，具体为酸性酸酐类固化剂。
优选地，所述纳米银粉具体指通过液相还原、液固相还原或者气相还原法制备球形或者类球形银粉；所述纳米银粉的粒径小于100nm，并经过KH560包覆改性；通过改可防止团聚，提高与环氧树脂的结合力。
进一步地，所述包覆改性的操作包括：将所述纳米银粉加入调节pH值后的所述KH560中，并将所得混合溶液恒温下分散、充分反应，然后滤出反应产物、洗涤、干燥，即可；
其中，所述硅烷偶联剂的用量为纳米银粉质量的1-10％；
所述调节pH值后的所述KH560的酸碱值为4左右；所述调节具体包括用盐酸溶液调节；
所述恒温的范围为40-60℃，保持恒温采用设备包括水浴锅；
所述分散的方式为超声分散、机械搅拌同时进行；
所述滤出反应产物具体采用抽滤；
所述洗涤具体采用甲苯；
所述干燥具体为60-70℃真空干燥24-48小时。
优选地，所述石墨粉为天然鳞片石墨和合成石墨粉中的混合物，重量比为1:2；所述石墨粉的目数为5-324目，并用十六烷基溴化铵(CTAB)进行表面处理。
进一步地，所述表面处理的过程包括：将所述石墨粉加入水中，调节pH值，超声处理；加入十六烷基溴化铵，再超声处理；对所得混合物过滤，将过滤产物洗涤、干燥，即可；
其中，每5-10g石墨粉中加水的量为20-50mL、加入十六烷基三甲基溴化铵的量为1-5g，所述水为去离子水；
所述调节pH值具体指用盐酸调节pH值为7-8；
所述超声处理的时间为1-10分钟，再超声处理的时间为10-30分钟；
所述过滤的方式具体为减压抽滤；
所述洗涤具体采用蒸馏水洗涤；
所述干燥具体指于60-70℃真空干燥24-48小时。
优选地，所述增韧剂为橡胶类增韧剂、热塑性弹性体类增韧剂、低分子聚酰胺或低分子的非活性增韧剂中的一种或几种。
优选地，所述硅烷偶联剂包括3-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷(KH560)、3-氨丙基三甲氧基硅烷(KH550)或-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)。
第二方面，本方面提供一种所述抗菌、抗静电环氧基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
将环氧树脂100份、改性纳米球形银粉4-6份、石墨粉4-10份、增韧剂4-16份、硅烷偶联剂1-3份加入到真空搅拌机中，60-80℃下搅拌至均匀得到混合物冷却10-30分钟，继续加入固化剂60-80份后，搅拌均匀后将混合物浇铸到模具中，在5-20MPa压力下固化成型。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
通过采用在复合材料中直接添加功能粉体的方法，保证了复合材料结构功能一次成型，采用本方法制作的复合材料即保证了复合材料本体的性能，又解决了复合材料本身不抗菌及不防静电的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种所述抗菌、抗静电环氧基复合材料及其制备方法
取环氧树脂(1:1)100份、改性纳米球形银粉4份、石墨粉(所述石墨粉为天然鳞片石墨和合成石墨粉中的混合物，重量比为1:2)5份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)增韧剂10份、硅烷偶联剂KH5502份加入到真空搅拌机中，60-80℃下搅拌至均匀，继续加入固化剂60份后，搅拌均匀后将混合物浇铸到模具中，在10MPa压力下热固化成型，固化程序为100℃/4h+140℃/6h+160℃/6h。
实施例2
取环氧树脂(1:3)E-51100份、改性纳米球形银粉2份、石墨粉(所述石墨粉为天然鳞片石墨和合成石墨粉中的混合物，重量比为1:2)10份、液体聚丁二烯橡胶增韧剂8份、硅烷偶联剂KH5601份加入到真空搅拌机中，60-80℃下搅拌至均匀，继续加入酸酐固化剂60份，搅拌均匀后将混合物浇铸到模具中，在20MPa压力下热固化成型，固化程序为100℃/4h+140℃/6h+160℃/6h。
实施例3-5
表1实施例3-5所含组分及其重量份数
对比例1-3
对比例1-3是实施例1的对比例，具体组分如下：
性能测试
性能测试的方法为本领域常规方法，结果如下表：
表2
实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2 对比例3
表面电阻率Ω/sp 104 104 104 105 105 108
抗细菌率/％ 98 98.5 99 90 90 80
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，包括如下组分及重量份数：
2.根据权利要求1所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述环氧树脂为双酚A类环氧树脂和脂肪族环氧树脂，重量比为1:1-1:3。
3.根据权利要求1所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述固化剂是指与所述环氧树脂配套的固化剂，具体为酸性酸酐类固化剂。
4.根据权利要求1所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述纳米银粉具体指通过液相还原、液固相还原或者气相还原法制备球形或者类球形银粉。
5.根据权利要求4所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述纳米银粉的粒径小于100nm，并经过硅烷偶联剂包覆改性；所述硅烷偶联剂包括KH560。
6.根据权利要求1所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述石墨粉为天然鳞片石墨和合成石墨粉的混合物，重量比为1:2。
7.根据权利要求6所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述石墨粉的目数为5-324目，并用十六烷基溴化铵进行表面处理。
8.根据权利要求1所述的抗菌、抗静电环氧基复合材料，其特征在于，所述增韧剂为橡胶类增韧剂、热塑性弹性体类增韧剂、低分子聚酰胺或低分子的非活性增韧剂中的一种或几种；
所述硅烷偶联剂包括3-(2，3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
9.一种权利要求1至8任一项所述抗菌、抗静电环氧基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将环氧树脂100份、改性纳米球形银粉4-6份、石墨粉4-10份、增韧剂4-16份、硅烷偶联剂1-3份加入到真空搅拌机中，60-80℃下搅拌至均匀得到混合物冷却10-30分钟，继续加入固化剂60-80份后，搅拌均匀后将混合物浇铸到模具中，在5-20MPa压力下固化成型。
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