【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及復合材料，特別涉及一種氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料及其制備方法與應用。
技術介紹
1、進入以云計算、物聯網和大數據為代表的二十一世紀，隨著新一代高密度高速集成電路的發展，迫切需要設計和發展低介電熱固性樹脂。苯并噁嗪是一種新型的熱固性樹脂，與傳統的酚醛樹脂相比，苯并噁嗪樹脂具有很多獨特的性能，如良好的機械性能、殘炭率高、聚合時體積收縮/擴張接近于零、良好的耐化學性和耐紫外線性，同時其在較低交聯密度時仍具有高玻璃化轉變溫度，而且，盡管其分子鏈骨架結構中含有很多羥基，但其吸水率低，對這些性能所作的合理解釋是其形成了廣泛的氫鍵網絡結構。這些優良特性使得苯并噁嗪樹脂在新一代高頻高速集成電路領域，尤其是微波通信系統方面的應用受到了廣泛的關注。而且，苯并噁嗪樹脂良好的介電性能，尤其在高頻率下具有相對較低且穩定的介電常數(dk)，使得苯并噁嗪樹脂在下一代微電子工業中具有很好的應用前景。
2、然而，純的苯并噁嗪聚合物也具有很多缺點，如固化溫度高(200℃以上)，加工困難，機械性能差(脆)；特別是，一般苯并噁嗪樹脂的介電常數在3.5左右，尚不能滿足高頻高速的要求，因此，對苯并噁嗪樹脂進行低介電改性是一個非常值得探討的研究方向，具有非常重要的社會價值和理論意義。
3、通常，采用合成新型單體、制備聚合物合金以及無機填料、纖維增強復合材料的方法可以解決以上典型的聚苯并噁嗪的缺點。其中，無機粒子復合的方法已逐漸引起了廣泛關注，尤其是在聚合物基質中加入納米顆粒(金屬氧化物、蒙脫石和有機改性蒙脫石、玻璃纖維、碳纖維、氮
技術實現思路
1、為了解決現有技術中存在的上述技術問題，本專利技術提供了一種氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料及其制備方法與應用。
2、本專利技術解決上述技術問題的技術方案如下：
3、本專利技術第一方面提供一種氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：
4、(1)制備苯并惡嗪粉末：以雙酚a、苯胺和多聚甲醛為原料通過溶液法制備苯并惡嗪粉末；
5、(2)制備氧化石墨烯顆粒；
6、(3)制備復合材料：將苯并惡嗪粉末與氧化石墨烯顆?；旌虾蠓湃敫咚傩行乔蚰C中，在室溫下采用分段式研磨與間歇式研磨，所述分段式研磨包括第一階段與第二階段，第一階段為控制轉速為200-500r/h研磨2-4h，第二階段為控制轉速為400-600r/h研磨0.5-2h，所述間歇式研磨為每研磨10-30min暫停3-8min。
7、本專利技術采用上述制備方法，成功制備了分散良好的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料，改善了苯并噁嗪聚合物的性能；采用分段式研磨與間歇式研磨相結合的方式，能使復合材料更好的合成和改性，充分改性苯并惡嗪聚合物，不會存在一部分改性一部分未改性的情況，保證復合材料的性能；采用間歇式研磨，還可以避免設備和研磨粉末溫度過高，保護設備，提高設備使用壽命。
8、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以作出如下技術改進：
9、進一步，步驟(3)中，所述第一階段為控制轉速為400r/h研磨3h，第二階段為控制轉速為500r/h研磨1h，所述間歇式研磨為每研磨20min暫停5min。
10、進一步，步驟(3)中，所述苯并惡嗪粉末與氧化石墨烯顆粒的質量比為1：1。
11、進一步，步驟(1)中，所述雙酚a、苯胺和多聚甲醛的摩爾比為1：2：4；具體制備步驟為：溶解多聚甲醛形成溶液，調節溶液ph至8-8.5，將雙酚a和甲苯依次加入溶液中形成混合液，隨后將苯胺緩慢滴入50-55℃的混合液中，用時1-2h，然后將混合物在80-90℃下回流4h得到混有單體、二聚體和其他低聚體的預聚體溶液，儲存過夜后得到白色晶體，收集沉淀物，用乙醇徹底清洗，用丙酮和甲苯的混合溶液(丙酮和甲醇的體積比為75:25)再次溶解純化沉淀物并過濾去除不溶物，然后儲存2-3天，產生重結晶的苯并噁嗪單體，蒸發溶劑后，產品在溫度為50-55℃的真空烘箱中干燥3-5h，最后得到非常細的白色粉末，在干燥和低溫(0-4℃)環境下儲存合成和純化的樣品。
12、進一步，步驟(2)中，將2g-3g天然鱗片石墨和1g-1.5g硝酸鈉溶于46-55ml的硫酸中，在0℃的冰水浴條件下充分攪拌，然后控制溫度為15-20℃并緩慢加入高錳酸鉀，控制混合溶液在30-35℃下攪拌30?-40分鐘得到懸浮液，控制懸浮液溫度為96-100℃并稀釋，隨后加入過氧化氫溶液直至顏色變為明亮的黃色，用鹽酸洗滌沉淀物，直至過濾液中沒有硫酸根離子(通過bacl2溶液檢測)，然后用去離子水調節ph值至7，最后，將樣品在溫度為50-55℃的真空烘箱中加熱24-25小時，得到氧化石墨烯樣品。
13、進一步，懸浮液采用92-96ml的去離子水稀釋，稀釋過程溫度保持在96-100℃，用時15-25分鐘，之后用190-220ml去離子水再次稀釋。
14、采用上述進一步技術方案的有益效果在于：采用上述工藝方法，成功制備了利于復合的苯并惡嗪粉末與氧化石墨烯顆粒，氧化石墨烯顆粒為片狀或束狀機構，可均勻分散于苯并惡嗪基質中，且通過步驟(1)、(2)、(3)工藝配合，使得復合材料的分散性良好。
15、本專利技術的第二方面在于提供一種由上述制備方法制得的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料。
16、所述苯并惡嗪單體和氧化石墨烯的結構分別如下式(i)、(ii)所示：
17、
18、石墨烯是一個由碳原子sp2排列的具有原子厚度的二維(2d)蜂窩片層結構。石墨烯由于其突出的機械性能和電性能，以及高比表面積和低密度等優點，使其成為發展功能化和結構化石墨烯增強復合材料的理想材料。
19、本專利技術的第三方面在于提供一種樹脂膠液，包括上述氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料。
20、進一步，所述樹脂膠液包括以下組份：
21、
22、所述環氧樹脂包括雙酚f型環氧樹脂、雙酚s型環氧樹脂、酚醛型環氧樹脂、鄰甲基酚醛型環氧樹脂、聯苯型環氧樹脂、雙環戊二烯型環氧樹脂、異氰酸酯型環氧樹脂、多官能環氧樹脂、苯酚-芳烷基環氧樹脂(xylok型環氧樹脂)、溴化環氧樹脂中的任意一種或多種。
23、所述環氧樹脂固化劑包括以下一種或者兩種組合：雙氰胺、二甲基四乙基咪唑。
24、所述無機填料包括二氧化硅、云母粉、高嶺土、碳酸鈣、滑石粉中的任意一種或多種。
25、所述有機金屬鹽催化劑為乙酰丙酮鈷、乙酰丙酮鋅、乙酰丙酮鐵中的任意一種或幾種的組合。
26、所述復合溶劑為由質量比為1:(0.6～1):(0.8～1.2)的丙酮、丁酮和甲苯組成的混合溶液。
27、本專利技術的另一本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述第一階段為控制轉速為400r/h研磨3h，第二階段為控制轉速為500r/h研磨1h，所述間歇式研磨為每研磨20min暫停5min。
3.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述雙酚A、苯胺和多聚甲醛的摩爾比為1：2：4；具體制備步驟為：溶解多聚甲醛形成溶液，調節溶液pH至8-8.5，將雙酚A和甲苯依次加入溶液中形成混合液，隨后將苯胺緩慢滴入50-55℃的混合液中，然后將混合物在80-90℃下回流得到預聚體溶液，儲存過夜后得到白色晶體，收集沉淀物，清洗，用丙酮和甲苯的混合溶液再次溶解純化沉淀物并過濾去除不溶物，然后儲存2-3天，產生重結晶的苯并噁嗪單體，蒸發溶劑并干燥得到所述苯并惡嗪粉末。
4.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將2g-3g天然鱗片石墨和1g-1.
5.一種氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料，其特征在于，采用權利要求1-4中任一項所述的制備方法制備得到。
6.一種樹脂膠液，其特征在于，包括權利要求5所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料。
7.根據權利要求6所述的樹脂膠液，其特征在于，包括以下組份：
8.一種權利要求6或7所述的樹脂膠液的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將環氧樹脂與氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料混合后加入復合溶劑中，攪拌混合10-20min后加入環氧樹脂固化劑，加入有機金屬鹽催化劑，繼續攪拌反應2-3h，然后加入無機填料，再攪拌2-3h即得樹脂膠液。
9.一種半固化片，其特征在于，采用權利要求6或7所述的樹脂膠液制備得到。
10.一種覆銅板，其特征在于，采用權利要求9所述的半固化片制備得到。
...【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述第一階段為控制轉速為400r/h研磨3h，第二階段為控制轉速為500r/h研磨1h，所述間歇式研磨為每研磨20min暫停5min。
3.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述雙酚a、苯胺和多聚甲醛的摩爾比為1：2：4；具體制備步驟為：溶解多聚甲醛形成溶液，調節溶液ph至8-8.5，將雙酚a和甲苯依次加入溶液中形成混合液，隨后將苯胺緩慢滴入50-55℃的混合液中，然后將混合物在80-90℃下回流得到預聚體溶液，儲存過夜后得到白色晶體，收集沉淀物，清洗，用丙酮和甲苯的混合溶液再次溶解純化沉淀物并過濾去除不溶物，然后儲存2-3天，產生重結晶的苯并噁嗪單體，蒸發溶劑并干燥得到所述苯并惡嗪粉末。
4.根據權利要求1所述的氧化石墨烯/苯并惡嗪納米復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，將2g-3g天然鱗片石墨和1g-1.5g硝酸鈉溶于46-55ml的硫酸中，在0℃的冰水浴條件下充分攪拌，然后控制溫度為1...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉俊秀，秦偉峰，王麗亞，劉政，李凌云，陳長浩，欒好帥，徐鳳，姜大鵬，
申請(專利權)人：山東金寶電子有限公司，
類型：發明
國別省市：
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