一種抗菌、抗靜電環氧基復合材料及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種抗菌、抗靜電環氧基復合材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 隨著海洋開發技術的不斷發展以及深海探索的推進，深海復合材料近幾年來成為 國內研究熱點。復合材料的應用實現了金屬結構件難以實現的功能，在水下深潛器，水下機 器人，海底隧道，海底光纜，石油輸送管道等方面都已經得到的應用，并能在水下數千米的 深海下安全使用。復合材料主要通過聚合物或者樹脂類基體與纖維復合而成。
[0003] 然而當復合材料被用于深海作業，海底隧道，海底光纜，石油輸送管道時，外層的 復合材料不僅僅要受到深海壓強的沖擊，而且不容忽視的海水中微生物的表面附著。同時 深海作業過程中，靜電的作用影響不可忽視，尤其在深海輸油管道使用中，外層復合材料防 靜電處理顯得更加重要。目前復合材料的抗菌、抗靜電方面的報道較少，解決上述問題的主 要方法是噴涂功能涂層提高抗菌能力、結構引入消除靜電，在深海中涂層及結構引入將會 帶來諸多的問題，包括涂層結合力、引入結構的抗壓性能等。采用在復合材料中加入功能粉 體的方法，可以與復合材料成型同步，一次性解決上述問題。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種抗菌、抗靜電環氧基復合材料 及其制備方法。
[0005] 本發明是通過以下技術方案實現的：
[0006] 第一方面，本發明提供一種抗菌、抗靜電環氧基復合材料，包括如下組分及重量分 數(以100份環氧樹脂計）： 環氧樹脂 100份， 固化劑 60-70份，
[0007] 納米銀粉 4-6份， 石墨粉 4-10份， 增韌劑 4-16份，
[0008] 硅烷偶聯劑 1-3份；
[0009] 優選地，所述環氧樹脂為雙酸A類環氧樹脂和脂肪族環氧樹脂，重量比為1:1-1:3
[0010] 優選地，所述固化劑是指與所述環氧樹脂配套的固化劑，具體為酸性酸酐類固化 劑。
[0011] 優選地，所述納米銀粉具體指通過液相還原、液固相還原或者氣相還原法制備球 形或者類球形銀粉;所述納米銀粉的粒徑小于l〇〇nm，并經過KH560包覆改性;通過改可防止 團聚，提高與環氧樹脂的結合力。
[0012] 進一步地，所述包覆改性的操作包括：將所述納米銀粉加入調節pH值后的所述 KH560中，并將所得混合溶液恒溫下分散、充分反應，然后濾出反應產物、洗滌、干燥，即可；
[0013] 其中，所述硅烷偶聯劑的用量為納米銀粉質量的1-10% ;
[0014]所述調節pH值后的所述KH560的酸堿值為4左右;所述調節具體包括用鹽酸溶液調 T ；
[0015] 所述恒溫的范圍為40-60°C，保持恒溫采用設備包括水浴鍋；
[0016] 所述分散的方式為超聲分散、機械攪拌同時進行；
[0017] 所述濾出反應產物具體采用抽濾；
[0018] 所述洗滌具體采用甲苯；
[0019] 所述干燥具體為60-70°C真空干燥24-48小時。
[0020] 優選地，所述石墨粉為天然鱗片石墨和合成石墨粉中的混合物，重量比為1:2;所 述石墨粉的目數為5-324目，并用十六烷基溴化銨(CTAB)進行表面處理。
[0021] 進一步地，所述表面處理的過程包括:將所述石墨粉加入水中，調節pH值，超聲處 理;加入十六烷基溴化銨，再超聲處理;對所得混合物過濾，將過濾產物洗滌、干燥，即可； [0022]其中，每5-10g石墨粉中加水的量為20-50mL、加入十六烷基三甲基溴化銨的量為 l_5g，所述水為去離子水；
[0023]所述調節pH值具體指用鹽酸調節pH值為7-8;
[0024] 所述超聲處理的時間為1-10分鐘，再超聲處理的時間為10-30分鐘；
[0025] 所述過濾的方式具體為減壓抽濾；
[0026] 所述洗滌具體采用蒸餾水洗滌；
[0027] 所述干燥具體指于60_70°C真空干燥24-48小時。
[0028]優選地，所述增韌劑為橡膠類增韌劑、熱塑性彈性體類增韌劑、低分子聚酰胺或低 分子的非活性增韌劑中的一種或幾種。
[0029] 優選地，所述硅烷偶聯劑包括3-(2，3-環氧丙氧基)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)。
[0030] 第二方面，本方面提供一種所述抗菌、抗靜電環氧基復合材料的制備方法，包括如 下步驟：
[0031] 將環氧樹脂100份、改性納米球形銀粉4-6份、石墨粉4-10份、增韌劑4-16份、硅烷 偶聯劑1-3份加入到真空攪拌機中，60-80°C下攪拌至均勻得到混合物冷卻10-30分鐘，繼續 加入固化劑60-80份后，攪拌均勻后將混合物澆鑄到模具中，在5-20MPa壓力下固化成型。
[0032] 與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：
[0033]通過采用在復合材料中直接添加功能粉體的方法，保證了復合材料結構功能一次 成型，采用本方法制作的復合材料即保證了復合材料本體的性能，又解決了復合材料本身 不抗菌及不防靜電的性能。
【具體實施方式】
[0034]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明 的保護范圍。
[0035] 實施例1
[0036] 本實施例涉及一種所述抗菌、抗靜電環氧基復合材料及其制備方法
[0037] 取環氧樹脂（1:1) 100份、改性納米球形銀粉4份、石墨粉(所述石墨粉為天然鱗片 石墨和合成石墨粉中的混合物，重量比為1:2)5份、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)增 韌劑10份、硅烷偶聯劑KH 550 2份加入到真空攪拌機中，60-80°C下攪拌至均勻，繼續加入 固化劑60份后，攪拌均勻后將混合物澆鑄到模具中，在lOMPa壓力下熱固化成型，固化程序 為 100°C/4h+140°C/6h+160°C/6h。
[0038] 實施例2
[0039] 取環氧樹脂（1:3)E-51 100份、改性納米球形銀粉2份、石墨粉(所述石墨粉為天然 鱗片石墨和合成石墨粉中的混合物，重量比為1:2)10份、液體聚丁二烯橡膠增韌劑8份、硅 烷偶聯劑KH 560 1份加入到真空攪拌機中，60-80°C下攪拌至均勻，繼續加入酸酐固化劑60 份，攪拌均勻后將混合物澆鑄到模具中，在20MPa壓力下熱固化成型，固化程序為100°C/4h+ 140 〇C/6h+160〇C/6h〇
[0040] 實施例3-5
[0041] 表1實施例3-5所含組分及其重量份數
[0042]
[0043] 對比例1-3
[0044] 對比例1-3是實施例1的對比例，具體組分如下：
[0045]
[0046] 性能測試
[0047] 性能測試的方法為本領域常規方法，結果如下表：
[0048] 表 2
[0050]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明并不局限于上述 特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影 響本發明的實質內容。
【主權項】
1. 一種抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，包括如下組分及重量份數： 環氧樹脂 100份， 固化劑 60-70份， 納米銀粉 4-6份， 石墨粉 4-10份， 增韌劑 4-16份， 硅烷偶聯劑 1-3份。2. 根據權利要求1所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述環氧樹脂為 雙酸A類環氧樹脂和脂肪族環氧樹脂，重量比為1:1-1: 3。3. 根據權利要求1所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述固化劑是指 與所述環氧樹脂配套的固化劑，具體為酸性酸酐類固化劑。4. 根據權利要求1所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述納米銀粉具 體指通過液相還原、液固相還原或者氣相還原法制備球形或者類球形銀粉。5. 根據權利要求4所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述納米銀粉的 粒徑小于IOOnm，并經過硅烷偶聯劑包覆改性;所述硅烷偶聯劑包括KH560。6. 根據權利要求1所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述石墨粉為天 然鱗片石墨和合成石墨粉的混合物，重量比為1:2。7. 根據權利要求6所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述石墨粉的目 數為5-324目，并用十六烷基溴化銨進行表面處理。8. 根據權利要求1所述的抗菌、抗靜電環氧基復合材料，其特征在于，所述增韌劑為橡 膠類增韌劑、熱塑性彈性體類增韌劑、低分子聚酰胺或低分子的非活性增韌劑中的一種或 幾種； 所述硅烷偶聯劑包括3-( 2，3-環氧丙氧基）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. 一種權利要求1至8任一項所述抗菌、抗靜電環氧基復合材料的制備方法，其特征在 于，包括如下步驟： 將環氧樹脂100份、改性納米球形銀粉4-6份、石墨粉4-10份、增韌劑4-16份、硅烷偶聯 劑1-3份加入到真空攪拌機中，60-80°C下攪拌至均勻得到混合物冷卻10-30分鐘，繼續加入 固化劑60-80份后，攪拌均勻后將混合物澆鑄到模具中，在5-20MPa壓力下固化成型。
【專利摘要】本發明公開了一種抗菌、抗靜電環氧基復合材料及其制備方法，包括如下組分及重量份數：環氧樹脂100份，固化劑60-70份，納米銀粉4-6份，石墨粉4-10份，增韌劑4-16份，硅烷偶聯劑1-3份。與現有技術相比，本發明的優勢在于可以直接將一次成型，不需要二次裝配抗菌、抗靜電環氧結構材料或結構件。
【IPC分類】C08L63/00, C08K9/10, C08K3/04, C08K9/04, C08L55/02, C08K7/18, C08K13/06
【公開號】CN105524424
【申請號】CN201510917660
【發明人】郝旭峰, 王竹, 諸靜, 童喆益, 黃永強, 王樂
【申請人】上海復合材料科技有限公司
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年12月10日