碳纳米纸阻燃聚合物基复合材料制备方法

摘要

碳纳米纸阻燃聚合物基复合材料制备方法，是为了解决现有树脂基纤维增强复合材料存在易燃、燃烧速度快，不易熄灭，所产生有毒气体污染环境等不安全因素；且在复合材料中加入碳纳米管等纳米材料虽可改善其阻燃性，但其阻燃防火特性与碳纳米管等纳米材料的分散性及含量影响复合材料的整体力学性能等技术问题而设计的。本方法将至少一种阻燃材料加入到碳纳米纸结构中，再用碳纳米纸结构作为复合材料的阻燃外表层，形成碳纳米纸阻燃聚合物基复合材料。有益效果：具有非常好的阻燃特性，将多种阻燃材料加入到碳纳米纸结构中，大大提高了复合材料的阻燃防火特性。与未加碳纳米纸的复合材料相比，碳纳米纸阻燃复合材料的点燃时间可降低10-30％以上，峰值热释放速率降低15-45％以上，烟释放总量降低10-30％以上。

主权项

碳纳米纸阻燃聚合物基复合材料制备方法，本方法将至少一种阻燃材料加入到碳纳米纸结构中，然后用碳纳米纸结构作为复合材料的阻燃外表层，形成碳纳米纸阻燃聚合物基复合材料，其实现步骤：(1)碳纳米管与阻燃剂按质量比为10：1—10：3混合，其中碳纳米管直径为6‑25nm,长度为10‑50μm；(2)取碳纳米管/阻燃剂混合物与阴离子表面分散剂，按1：1—1：20质量比混合；(3)将碳纳米管/阻燃剂混合物和表面分散剂放入研钵内研磨1‑60min，倒入烧杯，加入等离子水至碳纳米管/阻燃剂混合物浓度为0.01‑1.0wt％，表面分散剂浓度为0.01‑2wt％，形成碳纳米管/阻燃剂混合液；(4)将步骤(3)中碳纳米管/阻燃剂混合液倒入磁力搅拌器内，控制温度在20‑60℃，分散15‑60min，消泡10‑100min；(5)利用超声波细胞破碎仪在100‑800W条件下，超声分散10‑100min，分散温度控制在10‑60℃范围内；(6)碳纳米管/阻燃剂分散液装入试管内，放入离心机内，转速1000‑10000rpm条件下,离心处理10‑80min，选取试管内碳纳米管/阻燃剂溶液上层清液；(7)选用真空吸滤装置制备碳纳米纸，渗透膜孔径选用0.22μm或0.45μm，将碳纳米管/阻燃剂的上清液进行真空抽滤，将真空泵压力控制在40‑500kPa范围内，即采用真空抽滤方法制备阻燃碳纳米纸；(8)抽滤完成后，用1‑5倍体积的等离子水清洗碳纳米纸，直到无泡沫产生；(9)将滤膜与制备的碳纳米纸一同取下，放在两个不锈钢板间，压实，放入烘箱内，在60‑150℃条件下固化2‑10小时，固化完成后剥离得到碳纳米纸结构；(10)按模具尺寸裁剪碳纳米纸，放入树脂的丙酮稀释液内，预浸润24—48小时，放入烘箱内40℃下干燥2‑4小时；(11)将一层预浸润碳纳米纸铺放于铝合金模具最内层，中间铺放4‑8层纤维布，最外表层铺放一层预浸碳纳米纸，闭合模具，利用树脂传递模塑法、真空袋法制备碳纳米纸阻燃复合材料。