偶聯(lián)劑表面改性之后，與樹(shù)脂基體能夠更好地融合，因此對(duì)樹(shù) 脂的補(bǔ)強(qiáng)增初效果更佳。
[0078] (2)不同活性化C〇3晶須添加量對(duì)EP膠復(fù)合材料沖擊性能的影響如表2所示。 W巧]表2
[0080]
陽(yáng)0川注:在運(yùn)組實(shí)驗(yàn)中，固定純環(huán)氧樹(shù)脂E-51與低分子聚酷胺樹(shù)脂固化劑651的質(zhì)量 比為2:1。
[0082]根據(jù)表2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，活性化C〇3晶須添加量為環(huán)氧樹(shù)脂E-51質(zhì)量的4%時(shí)，EP膠復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度達(dá)到最大，達(dá)到17. 3258kJ/m2。出現(xiàn)運(yùn)個(gè)結(jié)果是因?yàn)楫?dāng)活性化C〇3晶 須的添加量過(guò)小時(shí)，W團(tuán)聚態(tài)形式存在于樹(shù)脂基體中的化C〇3晶須粒子團(tuán)之間發(fā)生擠壓變 形的幾率小，即粒子團(tuán)始終W團(tuán)聚態(tài)形式存在，因而在與EP膠復(fù)合時(shí)無(wú)法發(fā)揮出應(yīng)有的增 初功效。當(dāng)填料用量逐漸加大時(shí)，粒子團(tuán)之間發(fā)生擠壓變形的幾率也隨之增大，活性化0)3 晶須得W分散為納米粒子，在EP膠受到?jīng)_擊時(shí)產(chǎn)生銀紋吸收沖擊能量，從而提高復(fù)合材料 的沖擊強(qiáng)度；當(dāng)CaC〇3晶須添加量過(guò)大時(shí)，超出了樹(shù)脂基體所能承受的飽和量，多余的粒子 又形成了大尺寸的粒子團(tuán)，在EP膠受到?jīng)_擊時(shí)易引發(fā)樹(shù)脂的破壞性開(kāi)裂，使得整個(gè)體系的 沖擊強(qiáng)度急速降低。為了驗(yàn)證運(yùn)個(gè)理論，做了一組化C〇3晶須添加量為10%的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，所 得EP膠復(fù)合材料的無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度為6. 3241kJ/m2,比添加量為4%時(shí)的沖擊強(qiáng)度下降了 63. 5%之多。
[0083] (3)本發(fā)明對(duì)EP膠復(fù)合材料力學(xué)性能的提升效果如表3所示。
[0084] 表 3 陽(yáng)0化]
[0086] 表3中試樣的成分配比為：
[0087] a.空白樣：純環(huán)氧樹(shù)脂E-51 :低分子聚酷胺樹(shù)脂固化劑651 = 2:1。
[0088]b.侶酸醋偶聯(lián)劑改性化C〇3晶須-EP膠復(fù)合材料：活性化C03晶須：純環(huán)氧樹(shù)脂 E-51 :低分子聚酷胺樹(shù)脂固化劑651=2:50:25(即活性化C〇3晶須添加量為環(huán)氧樹(shù)脂E-51 質(zhì)量的4%)。
[0089] 用經(jīng)侶酸醋偶聯(lián)劑表面改性得到的化C〇3晶須對(duì)EP膠進(jìn)行填充增初，當(dāng)化C0 3晶 須添加量為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量4%的最佳添加量時(shí)，制得的EP膠復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與空白樣 相比提高了 57. 35%，壓縮強(qiáng)度提高了 58. 70%，彎曲強(qiáng)度提高了 53. 97%，無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度 提高了 44. 4%，各項(xiàng)力學(xué)性能指標(biāo)均有顯著提升，說(shuō)明經(jīng)侶酸醋偶聯(lián)劑表面改性的化0)3晶 須對(duì)EP膠的補(bǔ)強(qiáng)增初、改善力學(xué)性能具有十分良好的效果。
[0090] 2.其他效果比較
[0091] (l)CaC〇3晶須與其他常用晶須（如SiC、Al2〇3、ZnO等）相比，單價(jià)（數(shù)據(jù)來(lái)自某 網(wǎng)站采購(gòu)批發(fā)網(wǎng)的報(bào)價(jià)）如表4所示。
[0092] 表 4
[0093]
[0094] 由表4可知，與選擇其他常用晶須（如SiC、Al2〇3、ZnO等）相比，化C〇3晶須具有 明顯的價(jià)格優(yōu)勢(shì)。
[00巧]似采用活性化C化晶須填充EP膠，增初效果明顯優(yōu)于用其它形貌的活性CaO)3(例如立方形、紡鍵形、短棒狀等）填充，原因是晶須具有其他形貌晶體無(wú)可匹敵的高 長(zhǎng)徑比，其內(nèi)部原子排列高度有序，運(yùn)使得晶須擁有強(qiáng)度大、模量高的明顯優(yōu)勢(shì)。普通形貌 的輕巧總體上只能當(dāng)作填料使用，降低成本，但通常會(huì)造成材料總體強(qiáng)度的下降，而化C〇3 晶須不僅能夠增容降本，還能使復(fù)合材料承受非常大的沖擊性，其纖維狀結(jié)構(gòu)對(duì)于維持制 品尺寸的穩(wěn)定性也有一定幫助。W下是將不同形貌的改性后的化C〇3填料添加到EP膠中制 得的復(fù)合材料的沖擊性能（用無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度0i表示）實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比情況如表5所示， 其中EP膠復(fù)合材料由環(huán)氧樹(shù)脂E-51、固化劑651和化C〇3填料S部分組成，環(huán)氧樹(shù)脂E-51 與CaC〇3填料的質(zhì)量比為100:6,環(huán)氧樹(shù)脂E-51與固化劑651的質(zhì)量比為2:1。
[0096]表 5
[0097]
[0098]
[0099] 由表5中數(shù)據(jù)可知，EP膠復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度與所添加的活性化C〇3填料的長(zhǎng)徑 比呈正相關(guān)關(guān)系，即填料的長(zhǎng)徑比越大，對(duì)EP膠的補(bǔ)強(qiáng)增初效果越好。
[0100] (3)查閱國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，采用文獻(xiàn)中公開(kāi)的其他表面改性劑（采用文獻(xiàn)中最佳 量）改性得到的化0)3晶須增強(qiáng)增初EP膠的結(jié)果與本發(fā)明作對(duì)比，選擇彎曲強(qiáng)度（0b)作 為主要對(duì)比指標(biāo)，結(jié)果如表6所示。
[0101] 表 6 陽(yáng) 102]
[0103] 從表6數(shù)據(jù)中可看出，采用改性化0)3晶須對(duì)EP膠進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)增初的現(xiàn)有技術(shù)中， 使用丫-氨丙基S乙氧基硅烷和鐵酸醋偶聯(lián)劑改性得到的化C〇3晶須對(duì)EP膠抗彎性能的 提升效果較好（與EP膠空白樣相比，彎曲強(qiáng)度分別提高了59. 52%和46. 77%);本發(fā)明的 優(yōu)勢(shì)在于，保證EP膠抗彎性能大幅提升（比空白樣提高了57. 14%)的同時(shí)，活性化C〇3晶 須填料的用量很?。▋H為環(huán)氧樹(shù)脂質(zhì)量的4%)。
[0104] W上內(nèi)容不能認(rèn)定本發(fā)明具體實(shí)施只局限于運(yùn)些說(shuō)明，對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域 的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思前提下，還可W做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng) 當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特征在于，包括以下 步驟： 51、 碳酸鈣晶須的表面改性：將碳酸鈣晶須預(yù)熱后，加入鋁酸酯偶聯(lián)劑對(duì)碳酸鈣晶須進(jìn) 行表面改性，制得活性碳酸鈣晶須； 52、 制備環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑復(fù)合材料：將步驟Sl制得的活性碳酸鈣晶須添加到環(huán)氧樹(shù)脂 中并充分混合均勻得環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料初品，然后再向環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料初品中加入固化 劑混合均勻，制得環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑復(fù)合材料。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特 征在于，步驟Sl中碳酸鈣晶須的制備方法如下：將生石灰或氧化鈣經(jīng)消化、陳化后得漿料， 將所述漿料注入超重力反應(yīng)器中，通入二氧化碳反應(yīng)得到碳酸鈣晶須。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特 征在于，采用無(wú)機(jī)酸控制碳酸鈣晶須的晶型。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特 征在于，所述無(wú)機(jī)酸為磷酸。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特 征在于，步驟Sl中碳酸鈣晶須表面改性的條件為：鋁酸酯偶聯(lián)劑與碳酸鈣晶須的質(zhì)量比為 1-4:100,改性溫度為25-100°C，改性時(shí)間為10_60min，攪拌速率為500-1000rpm。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其 特征在于，所述碳酸鈣晶須表面改性的條件為：鋁酸酯偶聯(lián)劑與碳酸鈣晶須的質(zhì)量比為 3. 5:100,改性溫度為90°C，改性時(shí)間為25min，攪拌速率為600rpm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特 征在于，步驟S2中所述活性碳酸鈣晶須與環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為4:100。8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法， 其特征在于，步驟S2中所述活性碳酸鈣晶須與環(huán)氧樹(shù)脂是在三輥研磨機(jī)中充分混合均勻 的，所述三輯研磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為30-210r/min。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，其特 征在于，步驟S2中所述固化劑與環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量比為1:2。10. 根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法， 其特征在于，所述固化劑為聚酰胺樹(shù)脂。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種活性碳酸鈣晶須改善環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑力學(xué)性能的方法，屬于環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑增韌改性技術(shù)領(lǐng)域，所述方法包括碳酸鈣晶須的表面改性、制備環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑復(fù)合材料兩個(gè)步驟。本發(fā)明成本低、操作簡(jiǎn)單，除了能夠明顯提高環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度和無(wú)缺口沖擊強(qiáng)度等力學(xué)指標(biāo)以外，不會(huì)對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的耐熱性和剛性產(chǎn)生影響。
【IPC分類】C09J163/00, C09J11/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105199640
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510653499
【發(fā)明人】童張法, 曾美琪, 李立碩, 賀鑫
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué), 廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院有限公司
【公開(kāi)日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年10月10日