CN107189495A - 一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料，其特征在于，向纳米二氧化硅中加入缓冲溶液，超声分散处理，加入多巴胺，水浴中反应，离心、洗涤、干燥；向微米氮化铝中加入KH570、乙醇，调pH，超声振荡，加热搅拌、回流反应，冷却后真空抽滤、水洗、烘干、研磨粉碎得改性氮化铝；将玻璃纤维煅烧后，浸泡在丙酮中清洗处理，加入盐酸溶液，羟基化处理，用蒸馏水洗涤，烘干后，加入牛血清白蛋白溶液，搅拌反应，水洗、吹干，得牛血清白蛋白改性玻璃纤维；向氧化石墨分散液中加入改性玻璃纤维，搅拌、提拉，水洗、烘干，蒸汽处理、热处理，再与前面所得物料混合均匀，得导电导热材料。

Description

一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合 材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法。
背景技术
玻璃纤维是现代社会一种常见的无机纤维产品，具有高强度、高模量、耐高温、绝热保温性、电绝缘性、抗化学腐蚀等优良的物理、化学性能，因而在国民经济中的许多领域得到广泛的应用。但由于玻璃纤维的电绝缘性，使玻璃纤维增
强复合材料制备的电子仪器外壳等构件极易受到外界电磁信号的干扰，不仅影响设备的正常运转，还有可能造成数据信息的泄露。所以，制备导电玻璃纤维作为高分子复合材料的导电填料材料，将有效解决电磁波污染问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，依照该工艺制备的复合材料具有良好的导电导热性能。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 多巴胺包覆改性二氧化硅：
向6-8重量份纳米二氧化硅中1:5-10加入缓冲溶液，超声分散处理30-40min，加入1-2重量份多巴胺，在25-35℃恒温水浴中反应5-6h，离心、蒸馏水洗涤3-5次，在60-80℃烘箱中干燥完全；
b. 导热填料氮化铝的改性处理：
向2-4重量份微米氮化铝中加入0.1-0.2重量份硅烷偶联剂KH570，1:5-10加入乙醇，用乙酸调pH为5-6，超声振荡1-2h，置于75-85℃恒温水浴中加热搅拌、回流反应3-4h，冷却后真空抽滤、水洗3-5次，于90-100℃鼓风干燥箱中烘干，研磨粉碎得改性氮化铝；
c. 牛血清白蛋白改性玻璃纤维：
将20-30重量份玻璃纤维在400-500℃煅烧1-2h后，1:10-15浸泡在丙酮中清洗处理40-50min，1:5-10加入盐酸溶液，羟基化处理50-60min，用蒸馏水洗涤3-5次，在60-70℃下烘干后，1:10-15加入牛血清白蛋白溶液，搅拌反应60-70min，用蒸馏水清洗3-5次，在通风厨中吹干，得牛血清白蛋白改性玻璃纤维；
d. 氧化石墨包覆改性：
向10-15重量份氧化石墨分散液中加入c中所得物料，搅拌30-40min提拉5-10次，蒸馏水洗涤3-5次，在60-70℃下烘干，在40-50℃混合液的蒸汽作用下处理1-2h，于180-200℃热处理1-2h，再与a、b、c中所得物料混合均匀，得导电导热材料。
其中，步骤a中所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液、pH为8-9。步骤b中所述乙酸浓度为2-3%。步骤c中所述盐酸溶液浓度为3-4mol/L，牛血清白蛋白溶液浓度为0.5-0.6mg/mL。步骤d中所述混合液为氢碘酸、乙酸以体积比1:2-3混合，氧化石墨分散液的质量分数为0.1-0.2%。
本发明的反应机理及有益效果如下：
用牛血清白蛋白(BSA)改性玻璃纤维，将BSA吸附在羟基化处理的玻璃纤维表面上；通过静电吸附将氧化石墨包覆到BSA改性的玻璃纤维表面，再用氢碘酸、高温热处理还原氧化石墨，得到石墨烯包覆的玻璃纤维导电材料；用多巴胺氧化聚合对纳米二氧化硅进行了包覆改性处理，可作为增强体，与改性玻璃纤维形成复合材料，界面粘结良好，力学性能好。
以氮化铝为导热填料，用硅烷偶联剂KH570对填料进行改性处理，KH570部分包覆在氮化铝的表面，可降低其表面能，提高填料与基体的相容性，可较好的分散在基体中，提高复合材料的导热性能。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例
一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，按以下步骤进行：
a. 多巴胺包覆改性二氧化硅：
向6kg纳米二氧化硅中1:5加入缓冲溶液，超声分散处理35min，加入1kg多巴胺，在25-35℃恒温水浴中反应6h，离心、蒸馏水洗涤5次，在60-70℃烘箱中干燥完全；
b. 导热填料氮化铝的改性处理：
向4kg微米氮化铝中加入0.1kg硅烷偶联剂KH570，1:5加入乙醇，用乙酸调pH为5-6，超声振荡1h，置于75-85℃恒温水浴中加热搅拌、回流反应4h，冷却后真空抽滤、水洗3次，于90-100℃鼓风干燥箱中烘干，研磨粉碎得改性氮化铝；
c. 牛血清白蛋白改性玻璃纤维：
将30kg玻璃纤维在400-500℃煅烧1.5h后，1:10浸泡在丙酮中清洗处理45min，1:10加入盐酸溶液，羟基化处理55min，用蒸馏水洗涤3次，在60-70℃下烘干后，1:10加入牛血清白蛋白溶液，搅拌反应65min，用蒸馏水清洗3次，在通风厨中吹干，得牛血清白蛋白改性玻璃纤维；
d. 氧化石墨包覆改性：
向15kg氧化石墨分散液中加入c中所得物料，搅拌35min提拉10次，蒸馏水洗涤3次，在60-70℃下烘干，在40-50℃混合液的蒸汽作用下处理1h，于180-200℃热处理1h，再与a、b、c中所得物料混合均匀，得导电导热材料。
其中，步骤a中所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液、pH为8-9。步骤b中所述乙酸浓度为3%。步骤c中所述盐酸溶液浓度为4mol/L，牛血清白蛋白溶液浓度为0.5mg/mL。步骤d中所述混合液为氢碘酸、乙酸以体积比1:2混合，氧化石墨分散液的质量分数为0.2%。

Claims (6)

1.一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料，其特征在于：
向纳米二氧化硅中加入缓冲溶液，超声分散处理，加入多巴胺，水浴中反应，离心、洗涤、干燥；向微米氮化铝中加入KH570、乙醇，调pH，超声振荡，加热搅拌、回流反应，冷却后真空抽滤、水洗、烘干、研磨粉碎得改性氮化铝；将玻璃纤维煅烧后，浸泡在丙酮中清洗处理，加入盐酸溶液，羟基化处理，用蒸馏水洗涤，烘干后，加入牛血清白蛋白溶液，搅拌反应，水洗、吹干，得牛血清白蛋白改性玻璃纤维；向氧化石墨分散液中加入改性玻璃纤维，搅拌、提拉，水洗、烘干，蒸汽处理、热处理，再与前面所得物料混合均匀，得导电导热材料。
2.一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于：
a. 多巴胺包覆改性二氧化硅：
向6-8重量份纳米二氧化硅中1:5-10加入缓冲溶液，超声分散处理30-40min，加入1-2重量份多巴胺，在25-35℃恒温水浴中反应5-6h，离心、蒸馏水洗涤3-5次，在60-80℃烘箱中干燥完全；
b. 导热填料氮化铝的改性处理：
向2-4重量份微米氮化铝中加入0.1-0.2重量份硅烷偶联剂KH570，1:5-10加入乙醇，用乙酸调pH为5-6，超声振荡1-2h，置于75-85℃恒温水浴中加热搅拌、回流反应3-4h，冷却后真空抽滤、水洗3-5次，于90-100℃鼓风干燥箱中烘干，研磨粉碎得改性氮化铝；
c. 牛血清白蛋白改性玻璃纤维：
将20-30重量份玻璃纤维在400-500℃煅烧1-2h后，1:10-15浸泡在丙酮中清洗处理40-50min，1:5-10加入盐酸溶液，羟基化处理50-60min，用蒸馏水洗涤3-5次，在60-70℃下烘干后，1:10-15加入牛血清白蛋白溶液，搅拌反应60-70min，用蒸馏水清洗3-5次，在通风厨中吹干，得牛血清白蛋白改性玻璃纤维；
d. 氧化石墨包覆改性：
向10-15重量份氧化石墨分散液中加入c中所得物料，搅拌30-40min提拉5-10次，蒸馏水洗涤3-5次，在60-70℃下烘干，在40-50℃混合液的蒸汽作用下处理1-2h，于180-200℃热处理1-2h，再与a、b、c中所得物料混合均匀，得导电导热材料。
3.根据权利要求2所述的一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤a中所述缓冲溶液为三羟甲基氨基甲烷盐酸盐缓冲液、pH为8-9。
4.根据权利要求2所述的一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤b中所述乙酸浓度为2-3%。
5.根据权利要求2所述的一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤c中所述盐酸溶液浓度为3-4mol/L，牛血清白蛋白溶液浓度为0.5-0.6mg/mL。
6.根据权利要求2所述的一种多巴胺包覆纳米二氧化硅改性的导电导热玻璃纤维复合材料的制备方法，其特征在于，步骤d中所述混合液为氢碘酸、乙酸以体积比1:2-3混合，氧化石墨分散液的质量分数为0.1-0.2%。
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