專利名稱：一種環(huán)氧樹脂基納米復合材料及其制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領域，涉及一種有機累托石改性的環(huán)氧樹脂基納米復合材料，本發(fā)明還涉及該復合材料的制備方法。
背景技術(shù)：
環(huán)氧樹脂(Epoxy resin,EP)分子結(jié)構(gòu)中含有兩個或兩個以上的環(huán)氧基團，因具有優(yōu)異的力學性能、耐熱性及化學穩(wěn)定性，是目前應用數(shù)量最多、范圍最廣的應用樹脂之一。作為重防腐涂料的常用樹脂，它解決了許多重大的腐蝕工程問題。但是由于其固化后交聯(lián)密度較高，表現(xiàn)出內(nèi)應力大、耐沖擊性差的缺點，難以滿足在先進復合材料等領域的應用要求。以往出現(xiàn)的主要的EP增韌方法有熱塑性樹脂增韌技術(shù)，在基礎研究和應用開發(fā)方面較為成熟，但是，這種技術(shù)在實現(xiàn)沖擊強度顯著提高的同時，會降低相應固化物的耐熱性和模量；互穿網(wǎng)絡聚合物(IPN)增韌技術(shù)僅適用于當量較低的環(huán)氧預聚物形成的IPN性能較好；熱致液晶高聚物(TLCP)增韌環(huán)氧樹脂作為一種新的技術(shù)，從原理上分析有著廣闊的前景和內(nèi)在潛力，但實驗有發(fā)現(xiàn)在提高韌性的同時，彎曲模量基本保持不變，而且固化物為多相結(jié)構(gòu)，因此力學性能難以協(xié)調(diào)提高；新興的原位聚合技術(shù)采用使初生態(tài)剛性高分子均勻分散于剛性樹脂基體中，得到準分子水平上的復合增韌，是改性脆性高聚物得到高強度和高韌性聚合物的一種新途徑，性能較好；與原位聚合技術(shù)相似的利用層狀無機物通過插層復合制備有機-無機雜化復合材料以提 高高聚物的綜合性能成為高分子領域的一大研究熱點，且方便易行，實現(xiàn)的復合材料性能優(yōu)異，得以廣泛應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種環(huán)氧樹脂基納米復合材料，綜合力學性能好、實用性強，應用于涂料、電子電器、土木建筑和粘接等領域，制備工藝簡單。本發(fā)明的另一目的是提供上述復合材料的制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，環(huán)氧樹脂基納米復合材料，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成:E-51型環(huán)氧樹脂基體91%_99%，有機累托石1%-9%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%;其中，E-51型環(huán)氧樹脂基體，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成:2-乙基-4-甲基咪唑 3.5%_5%，E-51 預聚體 95%_96.5%,以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，環(huán)氧樹脂基納米復合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施:
步驟I將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取有機累托石、2-乙基-4-甲基咪唑、E-51預聚體，有機累托石的質(zhì)量占總質(zhì)量的1%-9%，2_乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體占總質(zhì)量的91%-99%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ;其中，按照質(zhì)量百分比，所稱取的2-乙基-4-甲基咪唑占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的3.5%-5%，所稱取的E-51預聚體占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的95%-96.5%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ；步驟2將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于80°C -100°C烘箱中備用；步驟3將E-51預聚體放在燒杯中在80°C _100°C下攪拌加熱10min_30min，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在80°C -100°C繼續(xù)攪拌10min-30min，燒杯移至80°C -100°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h-6h ；步驟4在80°C、350min/min-500r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌5min-10min,將燒杯移至80°C _100°C真空烘箱中，抽真空10min-15min ；步驟5觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進步驟2備好的模具中，模具移至80°C -100°C烘箱中并將烘箱抽真空5min-8min，開始固化；步驟6固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h_3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫;步驟7卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h_48h以消除應力，即得。本發(fā)明的有益效果是，經(jīng)大量的實驗室研究，結(jié)果表明，該復合材料制備工藝重復性好、制備的材料性能穩(wěn)定、外表美觀，制備工藝步驟簡單，本發(fā)明可用于一切希望應用通用EP的設備或環(huán)境中。
具體實施例方式本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基納米復合材料，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成:
E-51型環(huán)氧樹脂基體91%_99%，有機累托石1%-9%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。其中，E-51型環(huán)氧樹脂基體，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成:2-乙基-4-甲基咪唑 3.5%_5%，E-51 預聚體 95%_96.5%,以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基納米復合材料的優(yōu)選方案，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成:E-51型環(huán)氧樹脂基體95%_98%，有機累托石2%_5%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。其中，E-51型環(huán)氧樹脂基體，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成:2-乙基-4-甲基咪唑4%_5%，E-51 預聚體 95%_96%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。本發(fā)明中，結(jié)合納米填料使用的一般范圍，我們通過大量實驗確定有機累托石的最佳添加量為2%-5%，E-51型環(huán)氧樹脂基體的含量為95%-98%。環(huán)氧樹脂基體由2-乙基-4-甲基咪唑固化劑和E-51預聚體反應得到，其中二者質(zhì)量比為4%-5%:96%-95%。有機累托石層間結(jié)合力脆弱，容易解離，容易被E-51預聚體小分子插層，與E-51型環(huán)氧樹脂基體有較好的相容作用，其本身也能有一定的層間距，而且在高溫作用下穩(wěn)定性好，原料廣泛、廉價易得，設計的復合材料工藝易于成型，美觀大方，方便使用推廣。本發(fā)明的環(huán)氧樹脂基納米復合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施:步驟I將無機納米累托石用 長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨(商品名1227)處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取有機累托石、2-乙基-4-甲基咪唑、E-51預聚體，有機累托石的質(zhì)量占總質(zhì)量的1%-9%，2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體占總質(zhì)量的91%-99%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%;其中，按照質(zhì)量百分比，所稱取的2-乙基-4-甲基咪唑占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的3.5%-5%，所稱取的E-51預聚體占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的95%-96.5%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ；步驟2將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于80°C -100°C烘箱中備用；步驟3將E-51預聚體放在燒杯中在80°C _100°C下攪拌加熱10min-30min，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在80°C -100°C繼續(xù)攪拌10min-30min，燒杯移至80°C -100°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h-6h ；在侵潤過程中，間隔攪拌，以利于E-51預聚體小分子遷入有機累托石層間；步驟4在80°C、350min/min-500r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌5min-10min,將燒杯移至80°C _100°C真空烘箱中，抽真空10min-15min ；步驟5觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進步驟2備好的模具中，模具移至80°C -100°C烘箱中并將烘箱抽真空5min-8min，開始固化；步驟6固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h_3h，然后關閉加熱，烘箱自由降 溫至室溫;
步驟I卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h_48h以消除應力，即得。本發(fā)明優(yōu)選中環(huán)氧樹脂基納米復合材料的制備方法，具體按照以下步驟實施:步驟I將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨(商品名1227)處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取有機累托石、2-乙基-4-甲基咪唑、E-51預聚體，有機累托石的質(zhì)量占總質(zhì)量的2%-5%，2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體占總質(zhì)量的95%-98%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%;其中，按照質(zhì)量百分比，所稱取的2-乙基-4-甲基咪唑占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的4%-5%，所稱取的E-51預聚體占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的95%-96%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ；步驟2將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于85°C _95°C烘箱中備用；步驟3將E-51預聚體放在燒杯中在85°C _95°C下攪拌加熱15min_25min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在85°C -95°C繼續(xù)攪拌15min-25min，燒杯移至85°C _95°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h-6h ； 在侵潤過程中間隔一定時間攪拌一下，以利于E-51預聚體小分子遷入有機累托石層間；步驟4在80°C、400r/min-450r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌6min-8min,將燒杯移至85°C _95°C真空烘箱中，抽真空llmin_14min ；步驟5觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進步驟2備好的模具中，模具移至85°C -95°C烘箱中并將烘箱抽真空6min-7min，開始固化；步驟6固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h_3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫;步驟7卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h_48h消除應力，即得。實施例1將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取1%的有機累托石、3.465%的2-乙基-4-甲基咪唑、95.535%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于80°C烘箱中備用JfE-51預聚體放在燒杯中在80°C下攪拌加熱30min，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在80°C繼續(xù)攪拌30min，燒杯移至80°C烘箱中繼續(xù)侵潤6h ;在80°C、350r/min轉(zhuǎn)速下滴入2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌5min，將燒杯移至80°C真空烘箱中，抽真空15min ;觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至80°C烘箱中并將烘箱抽真空8min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h以消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度188.3MPa，沖擊強度13.8kJ/m2，熱變形溫度182.3 °C。實施例2將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取9%的有機累托石、3.185%的2-乙基-4-甲基咪唑、87.815%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于100°C烘箱中備用JfE-51預聚體放在燒杯中在100°C下攪拌加熱lOmin，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在100°C繼續(xù)攪拌lOmin，燒杯移至100°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h ;在80°C、500r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌lOmin，將燒杯移至100°C真空烘箱中，抽真空IOmin ;觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至100°C烘箱中并將烘箱抽真空5min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放48h以消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度199.4MPa，沖擊強度10.8kJ/m2，熱變形溫度212.3 °C。實施例3將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取1%的有機累托石、4.95%的2-乙基-4-甲基咪唑、94.05%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于80°C烘箱中備用^fE-51預聚體放在燒杯中在80°C下攪拌加熱30min，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在80°C繼續(xù)攪拌30min，燒杯移至80°C烘箱中繼續(xù)侵潤6h ;在80°C、350r/min轉(zhuǎn)速下滴入2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌5min，將燒杯移至80°C真空烘箱中，抽真空15min ;觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至80°C烘箱中并將烘箱抽真空8min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h以消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度141.3MPa，沖擊強度7.2kJ/m2，熱變形溫度148.8 °C。實施例4
將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取9%的有機累托石、4.55%的2-乙基-4-甲基咪唑、86.45%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于100°C烘箱中備用JfE-51預聚體放在燒杯中在100°c下攪拌加熱lOmin，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在100°C繼續(xù)攪拌lOmin，燒杯移至100°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h ;在80°C、500r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌lOmin，將燒杯移至100°C真空烘箱中，抽真空IOmin ;觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至100°C烘箱中并將烘箱抽真空5min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放48h以消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度186.3MPa，沖擊強度11.8kJ/m2，熱變形溫度172.3 °C。實施例5將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取2%的有機累托石、3.92%的2-乙基-4-甲基咪唑、94.08%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于85°C烘箱中備用^fE-51預聚體放在燒杯中在85°C下攪拌加熱25min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在85°C繼續(xù)攪拌25min，燒杯移至85°C烘箱中繼續(xù)侵潤6h ;在80°C、400r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌8min，將燒杯移至85°C真空烘箱中，抽真空14min ;觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至85°C烘箱中并將烘箱抽真空7min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h消除應力，即得。 觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度196.3MPa，沖擊強度12.5kJ/m2，熱變形溫度177.9 °C。實施例6將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取5%的有機累托石、3.8%的2-乙基-4-甲基咪唑、91.2%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于95°C烘箱中備用JfE-51預聚體放在燒杯中在95°C下攪拌加熱15min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在95°C繼續(xù)攪拌15min，燒杯移至95°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h ;在80°C、450r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌6min，將燒杯移至95 °C真空烘箱中，抽真空Ilmin ；觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至95°C烘箱中并將烘箱抽真空6min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放48h消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度193.3MPa，沖擊強度13.4kJ/m2，熱變形溫度195.3 °C。實施例7將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取2%的有機累托石、4.9%的2-乙基-4-甲基咪唑、93.1%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于87°C烘箱中備用JfE-51預聚體放在燒杯中在87°C下攪拌加熱23min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在87°C繼續(xù)攪拌23min，燒杯移至87°C烘箱中繼續(xù)侵潤6h ;在80°C、420r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌8min，將燒杯移至87°C真空烘箱中，抽真空13min ；觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至87°C烘箱中并將烘箱抽真空7min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放30h消除應力，即得。觀察制備的復合材 料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度192.2MPa，沖擊強度12.8kJ/m2，熱變形溫度179.3 °C。實施例8將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取5%的有機累托石、4.75%的2-乙基-4-甲基咪唑、90.25%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于92°C烘箱中備用^fE-51預聚體放在燒杯中在92°C下攪拌加熱17min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在92°C繼續(xù)攪拌17min，燒杯移至92°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h ;在80°C、440r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌6min，將燒杯移至92°C真空烘箱中，抽真空12min;觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至92°C烘箱中并將烘箱抽真空6min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放40h消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度188.2MPa，沖擊強度14.lkj/m2，熱變形溫度179.3 °C。實施例9將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取4%的有機累托石、4.32%的2-乙基-4-甲基咪唑、91.68%的E-51預聚體；將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置90°C烘箱中備用JfE-51預聚體放在燒杯中在90°C下攪拌加熱20min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在90°C繼續(xù)攪拌20min，燒杯移至90°C烘箱中繼續(xù)侵潤5h ;在80°C、430r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌7min，將燒杯移至90°C真空烘箱中，抽真空12min ；觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進模具中，模具移至90°C烘箱中并將烘箱抽真空7min，開始固化；固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫；卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放36h消除應力，即得。觀察制備的復合材料的外觀，測試其在室溫下的粘度，有關性能參數(shù)為:淺灰色，固體板材，不透明，穩(wěn)定性好，半年未變色變形；彎曲強度201.2MPa，沖擊強度19.6kJ/m2，熱變形溫度294.3 °C。從以上實施例可以看出，隨添加的有機累托石含量和固化劑含量的不同，復合材料的外觀和性能有所變化，但通性是所制備的復合材料性能穩(wěn)定不透明，彎曲強度在141.3MPa-201.2MPa，沖擊強度在 7.2kJ/m2-19.6kJ/m2，而熱變形溫度在 148.8°C -294.3°C之間。實施例9是實驗的中心配方，也是能獲得的最佳性能的體系。與資料報道的性能對比如下所示:
權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧樹脂基納米復合材料，其特征在于，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成: E-51型環(huán)氧樹脂基體91%-99%， 有機累托石1%_9%， 以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%; 其中，所述E-51型環(huán)氧樹脂基體，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成: 2-乙基-4-甲基咪唑3.5%-5%，E-51 預聚體 95%-96.5%, 以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。
2.一種環(huán)氧樹脂基納米復合材料，其特征在于，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成: E-51型環(huán)氧樹脂基體95%-98%， 有機累托石2%-5%， 以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%; 其中，E-51型環(huán)氧樹脂基體，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成: 2-乙基-4-甲基咪唑4%-5%， E-51 預聚體 95 %-96%， 以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。
3.—種權(quán)利要求1所述環(huán)氧樹脂基納米復合材料的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施: 步驟I 將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取有機累托石、2-乙基-4-甲基咪唑、E-51預聚體，有機累托石的質(zhì)量占總質(zhì)量的1%-9%，2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體占總質(zhì)量的91%-99%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ;其中，按照質(zhì)量百分比，所稱取的2-乙基-4-甲基咪唑占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的3.5%-5%，所稱取的E-51預聚體占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的95%-96.5%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ； 步驟2 將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于80°C -100°C烘箱中備用； 步驟3 將E-51預聚體放在燒杯中在80°C-100°C下攪拌加熱10min-30min，在攪拌狀態(tài)下投入所稱取量的有機累托石，在80°C -100°C繼續(xù)攪拌10min-30min，燒杯移至80°C _100°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h-6h ； 步驟4 在80°C、350min/min-500r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌5min-10min,將燒杯移至80°C _100°C真空烘箱中，抽真空10min-15min ； 步驟5 觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進步驟2備好的模具中，模具移至80°C -100°C烘箱中并將烘箱抽真空5min-8min，開始固化； 步驟6固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h-3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫； 步驟7 卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h-48h以消除應力，即得。
4.一種權(quán)利要求2所述的環(huán)氧樹脂基納米復合材料的制備方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施: 步驟I 將無機納米累托石用長鏈的十二烷基二甲基芐基氯化銨處理后得到有機累托石，然后分別將有機累托石、E-51預聚體、2-乙基-4-甲基咪唑烘干至分析天平上恒重；按照質(zhì)量百分比，分別稱取有機累托石、2-乙基-4-甲基咪唑、E-51預聚體，有機累托石的質(zhì)量占總質(zhì)量的2%-5%，2_乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體占總質(zhì)量的95%-98%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ;其中，按照質(zhì)量百分比，所稱取的2-乙基-4-甲基咪唑占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的4%-5%，所稱取的E-51預聚體占2-乙基-4-甲基咪唑與E-51預聚體質(zhì)量的95%-96%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100% ； 步驟2 將用于澆注的模具清洗干凈，涂上脫模劑后，置于85°C _95°C烘箱中備用； 步驟3 將E-51預聚體放在燒杯中在85°C _95°C下攪拌加熱15min_25min，在攪拌狀態(tài)下投入稱取量的有機累托石，在85°C -95°C繼續(xù)攪拌15min-25min，燒杯移至85°C _95°C烘箱中繼續(xù)侵潤4h-6h ； 步驟4 在80°C、400r/min-450r/min轉(zhuǎn)速下滴入稱取量的作為固化劑的2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌6min-8min,將燒杯移至85°C _95°C真空烘箱中，抽真空llmin_14min ； 步驟5 觀察氣泡逸出后，從烘箱中迅速移出燒杯，將反應混合液澆注進步驟2備好的模具中，模具移至85 °C -95 °C烘箱中并將烘箱抽真空6min-7min，開始固化； 步驟6 固化過程是在80°C加熱4h，然后在120°C加熱2h-3h，然后關閉加熱，烘箱自由降溫至室溫； 步驟7 卸模后，取出固化好的板材，室溫下平放24h-48h消除應力，即得。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種環(huán)氧樹脂基納米復合材料，按照質(zhì)量百分比由以下原料組成E-51型環(huán)氧樹脂基體91%-99%，有機累托石1%-9%；其中E-51型環(huán)氧樹脂基體按照質(zhì)量百分比包括2-乙基-4-甲基咪唑3.5%-5%，E-51預聚體95%-96.5%，以上組分的質(zhì)量百分比總和為100%。本發(fā)明還公開該復合材料的制備方法，將E-51預聚體加熱，投入有機累托石，繼續(xù)攪拌，燒杯移至烘箱中4h-6h；滴入2-乙基-4-甲基咪唑，繼續(xù)攪拌，將燒杯移至真空烘箱中，抽真空；移出燒杯，將反應混合液澆注進模具，模具移至烘箱中并將烘箱抽真空，開始固化；室溫下平放即得。制備的復合材料綜合性能好、阻燃和耐熱性能好，可用于常規(guī)EP使用的場合。
文檔編號C08K3/34GK103172974SQ20131008194
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者馮拉俊, 王娟娟, 馬曉燕 申請人:西安理工大學