CN110684495A - 一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法，其成分包括：0.01‑5份的羟基化石墨烯、60‑80份环氧树脂、5‑10份环氧树脂稀释剂、0.1‑5份环氧树脂增韧剂、0.1‑5份环氧树脂促进剂、10‑20份环氧树脂固化剂。制备方法为：将羟基化石墨烯与环氧树脂、环氧树脂稀释剂、环氧树脂增韧剂搅拌均匀后再将环氧树脂固化剂和环氧树脂促进剂混合，得到羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂。本发明的羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂具有粘接强度高、与金属部件接触紧密、导热性能高等优点，尤其是导热性能从原来的0.2（W·m‑1·k‑1）提高到0.6‑1.0（W·m‑1·k‑1），而电阻率都在1014Ω·cm是良好的绝缘体，在粘接会发热的零部件方面有着更广泛的应用。

Description

一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法。
背景技术
环氧树脂胶黏剂的应用比较广泛，环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外，对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜；非金属材料如玻璃、木材、混凝土等；以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能，但环氧树脂胶黏剂导热性能差一直是一个致命的缺点。
石墨烯作为一种新型的万能材料，应用方式多数是将石墨烯作为功能性填料进行添加，但由于石墨烯表面无任何基团，且自身容易团聚。因此，在高分子复合材料中均无法做到很好地分散而石墨烯的分散性是影响材料性能的重要因素。为了进一步提高石墨烯在环氧树脂中的分散性，本发明通过对石墨烯羟基化改性得到羟基化石墨烯，羟基化石墨烯能很好地分散在环氧树脂中，通过添加少量的羟基化石墨烯使得环氧树脂的导热性能有了巨大的提升。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种能与环氧树脂胶黏剂有较强的亲和力的羟基化石墨烯。通过添加少量的羟基化石墨烯使得酚醛树脂的导热性能得到提升。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法，具体包括以下步骤：
(1) 将适量的石墨烯粉末在双氧水、五氧化二钒、pH为3-5的水溶液中经过搅拌、超声等处理得到羟基化石墨烯溶液，洗涤过滤冷冻干燥得到羟基化石墨烯粉末。
（2）将0.01-5份的羟基化石墨烯粉末、60-80份环氧树脂、5-10份环氧树脂稀释剂、0.1-5份环氧树脂增韧剂混合均匀后再加入0.1-5份环氧树脂促进剂和10-20份环氧树脂固化剂，即得到羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂；
（3）将羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂进行固化，并测试导热性能。
优选的：羟基化石墨烯的用量为：0.01-0.5份，0.5-2份，2-5份的比例。
优选的：环氧树脂为环氧值在0.25-0.45之间的液体环氧如E-44、E-51等型号的一种或者几种。
优选的：环氧树脂稀释剂包括乙醇、二甲苯、乙酸丁酯、烷基缩水甘油醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、苯甲醇和苯乙烯的一种或者几种。
优选的：环氧树脂增韧剂为聚丙二醇缩水甘油醚、羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、聚酯增韧剂的一种或者几种。
优选的：环氧树脂促进剂包括N-对氯苯基-N,N'-二甲基脲，N-(3，4-二氯苯基）-N,N'-二甲基脲，N-（3-苯基）-N,N'-二甲基脲，N-（4-苯基）-N,N'-二甲基脲，2-甲基咪唑脲一种或者几种。
优选的：环氧树固化剂为脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺、酸酐的一种或者几种。
本发明提供的一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法，测试结果表明添加0.01-5份的羟基化石墨烯的环氧树脂的导热性能由原来的0.2（W·m-1·k-1）直接提升到了0.6-0.9（W·m-1·k-1），而电阻率都在1014Ω·cm是良好的绝缘体，极大的增强了环氧树脂的导热性能，使在需要散热的器件上有更广泛的应用。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步的介绍。
实施例1
一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将适量的石墨烯粉末在双氧水、五氧化二钒、pH为3-5的水溶液中经过搅拌、超声等处理得到羟基化石墨烯溶液，洗涤过滤冷冻干燥得到羟基化石墨烯粉末。
（2）将0.01-0.5份的羟基化石墨烯粉末、60-80的E51型份环氧树脂、5-10份烷基缩水甘油醚（AGE）环氧树脂稀释剂、0.1-5份羧基液体丁腈橡胶环氧树脂增韧剂混合均匀后再加入0.1-5份N-(3，4-二氯苯基）-N,N'-二甲基脲环氧树脂促进剂和10-20份三乙烯四胺环氧树脂固化剂，即得到羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂；
（3）将羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂进行固化，并测试导热性能、导电性能。
实施例2
（1）将适量的石墨烯粉末在双氧水、五氧化二钒、pH为3-5的水溶液中经过搅拌、超声等处理得到羟基化石墨烯溶液，洗涤过滤冷冻干燥得到羟基化石墨烯粉末。
（2）将0.5-2份的羟基化石墨烯粉末、60-80的E51型份环氧树脂、5-10份烷基缩水甘油醚（AGE）环氧树脂稀释剂、0.1-5份羧基液体丁腈橡胶环氧树脂增韧剂混合均匀后再加入0.1-5N-（4-苯基）-N,N'-二甲基脲环氧树脂促进剂和10-20份脂肪胺类改性环氧树脂固化剂（593），即得到羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂；
（3）将羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂进行固化，并测试导热性能、导电性能。
实施例3
（1）将适量的石墨烯粉末在双氧水、五氧化二钒、pH为3-5的水溶液中经过搅拌、超声等处理得到羟基化石墨烯溶液，洗涤过滤冷冻干燥得到羟基化石墨烯粉末。
（2）将2-5份的羟基化石墨烯粉末、60-80的E51型份环氧树脂、5-10份烷基缩水甘油醚（AGE）环氧树脂稀释剂、0.1-5份羧基液体丁腈橡胶环氧树脂增韧剂混合均匀后再加入0.1-5份N-(3，4-二氯苯基）-N,N'-二甲基脲环氧树脂促进剂和10-20份三乙烯四胺环氧树脂固化剂，即得到羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂；
（3）将羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂进行固化，并测试导热性能、导电性能。
将制备得到的羟基化石墨烯环氧树脂胶黏剂进行导热性能测试，结果如下表：
项目 导热系数（W·m<sup>-1</sup>·k<sup>-1</sup>） 电阻率（Ω·cm）
实施例1 0.8-10 7×10<sup>14</sup>
实施例2 0.6-0.9 5×10<sup>14</sup>
实施例3 0.4-0.7 2×10<sup>14</sup>
纯环氧树脂 0.2 9×10<sup>14</sup>
从实验结果可以知道，通过添加羟基化石墨烯进入环氧树脂后，环氧树脂的导热性能得到了很大的提升，进一步加强了环氧树脂树脂的应用范围。

Claims (6)

1.一种羟基化石墨烯增强环氧胶黏剂的制备方法，其特征在于，制备方法包括以下步骤：
S1适量的石墨烯粉末在双氧水、五氧化二钒、pH为3-5的水溶液中经过搅拌、超声等处理得到羟基化石墨烯溶液，洗涤过滤冷冻干燥得到羟基化石墨烯粉末；
S2 将羟基化石墨烯、环氧树脂、环氧树脂稀释剂、环氧树脂增韧剂搅拌均匀；
S3将环氧树脂促进剂、环氧树脂固化剂和搅拌均匀的羟基化石墨烯环氧树脂溶液进行混合并固化进行性能测试。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的环氧树脂为环氧值在0.25-0.45之间的液体环氧如E-44、E-51等型号。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的环氧树脂稀释剂包括乙醇、二甲苯、乙酸丁酯、烷基缩水甘油醚、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、苯甲醇和苯乙烯等。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的环氧树脂增韧剂为聚丙二醇缩水甘油醚、羧基液体丁腈橡胶、端羧基液体丁腈橡胶、马来酸酐接枝聚乙烯、聚酯增韧剂等。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的环氧树脂促进剂包括N-对氯苯基-N,N'-二甲基脲，N-(3，4-二氯苯基）-N,N'-二甲基脲，N-（3-苯基）-N,N'-二甲基脲，N-（4-苯基）--N,N'-二甲基脲，2-甲基咪唑脲等。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中的环氧树脂固化剂包括脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚酰胺、酸酐、树脂类、叔胺、酸酐等。
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