環(huán)氧樹脂/膨潤土納米復(fù)合材料的制備

時(shí)間：2014-05-21 10:06:33

作者：世邦機(jī)器

環(huán)氧樹脂是一種傳統(tǒng)的熱固性樹脂，具有良好的力學(xué)性能、介電性能和黏結(jié)能力，優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，廣泛應(yīng)用于膠黏劑、電絕緣材料、涂料、復(fù)合材料等方面。但純環(huán)氧樹脂固化物的脆性大，韌性差。膨潤土生產(chǎn)設(shè)備有很多種，膨潤土雷蒙磨就是其中的一種。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，對(duì)材料的性能提出了越來越高的要求，為了克服環(huán)氧樹脂的性能缺陷，加入無機(jī)納米材料進(jìn)行增韌是實(shí)現(xiàn)該樹脂高性能化的有效手段之一。

制備高性能環(huán)氧樹脂／膨潤土納米復(fù)合材料的關(guān)鍵是使膨潤土剝離成獨(dú)立的片并均勻分散于環(huán)氧樹脂基體中。目前，以美國的學(xué)者Pinnavaia和Lan及德國的X．Kornman領(lǐng)導(dǎo)的課題組較為活躍；在國內(nèi)，浙江大學(xué)、中科院化學(xué)所、河北工業(yè)大學(xué)、湘潭大學(xué)等研究機(jī)構(gòu)也取得了相當(dāng)大的成就。

X．Kornman等研究了納米復(fù)合材料的合成中蒙脫土的陽離子交換容量（CEC）對(duì)其的影響。在環(huán)氧分子浸潤插層階段，CEC值較小的改性蒙脫土（CEC＝94mmo/100g）已經(jīng)剝離，而較大CEC值的蒙脫土（CEC＝140mmol／100g）的剝離與插層時(shí)間有較大關(guān)系，在凝膠點(diǎn)前完成剝離，他的解釋是CEC值較小的蒙脫土層間有較多的酸性烷基銨離子，對(duì)環(huán)氧分子的自聚合反應(yīng)有催化作用。Pinnavaia等分別用CEC值不同的黏土，制備出了環(huán)氧樹脂／黏土納米復(fù)合材料，他得出的結(jié)論是CEC較小的黏土比較容易剝離。這是因?yàn)镃EC較小時(shí)，有機(jī)陽離子在黏土層間由平行排列、傾斜排列轉(zhuǎn)變成垂直于硅酸鹽晶片的排列，環(huán)氧樹脂、固化劑進(jìn)入黏土層間的量增多，固化反應(yīng)在層間的放熱量增大，更利于硅酸鹽晶片的剝離。

Janis M.Brown、David Curliss研究了在納米復(fù)合材料中不同種類的季銨鹽的作用。根據(jù)蒙脫石與季銨鹽的3種結(jié)合方式――氫鍵型、偶極力和范德華力選擇相應(yīng)的改性劑，研究表明，蒙脫土與羥基取代的季銨鹽以氫鍵結(jié)合，環(huán)氧分子與之有較好相容性，并且能催化固化反應(yīng)，提高層間聚合速率。