[发明专利]一种累托土改性环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种累托土改性环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备方法。

背景技术

聚合物基复合材料是一种或多种细小形状的增强材料，分散于聚合物基体中组成的复合材料，具有高比强度、高比刚度、耐腐蚀，耐疲劳、易加工成型等优良的性能，是现代工业和高技术不可缺少的基础材料，已经成为复合材料工业的主体。其中玻璃纤维复合材料是目前产量最大、用途最广的复合材料，已构成了复合材料的主体。如何进一步提高其力学性能成为了人们广泛关注的课题。

纳米微粒是近年来研究和开发的新兴材料，由于其尺寸小、比表面积大、表面能高、活性高、分散性好，可获得好的增韧效果。所谓纳米复合材料是指无机填充物以纳米尺寸分散在有机聚合物基体中形成有机/无机纳米复合材料。在纳米复合材料中，分散相的尺寸至少在一维方向小于100nm。由于纳米粒子带来的纳米效应和纳米粒子与基体间较强的界面相互作用，聚合物纳米复合材料具有优于相同组分常规聚合物复合材料的力学、热学等性能。纳米复合材料还具有一般塑料所不具备的优异性能。

累托土是一种具有特殊结构、较为罕见的层状硅酸盐粘土矿物，是一种天然的纳米层状材料。未改性的累托土具有强烈的亲水性，与聚合物的相容性差，因此制备聚合物/累托土纳米复合材料时必须先对其进行有机化改性。改性的基本原理是：有机季铵盐阳离子与累托土层间可交换阳离子发生离子交换反应，使有机基团覆盖于累托土表面，改变其表面性能，由原来的亲水性变为亲油性。改性后的累托土与很多有机溶剂及高分子有良好的亲和性。这些已有机化的累托土以纳米级分散在聚合物中，形成无机和有机混杂的复合材料，其综合性能将会明显提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种累托土改性环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备方法。

本发明实现上述目的的技术方案如下：一种累托土改性环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将累托土和蒸馏水混合搅拌均匀得到累托土悬浊液A；

将有机胺和蒸馏水混合搅拌均匀，滴加酸得到铵盐B；

将得到的铵盐B缓慢加入到累托土悬浊液A中，经充分搅拌、过滤、烘干后得到有机化累托土；

将玻璃纤维修剪后，清洗、充分干燥后备用；

将环氧树脂中加入环氧树脂固化剂，混合均匀后加入有机化累托土，搅拌均匀得到混合物C；

将混合物C连同准备好的玻璃纤维一起放入模具中固化，得到累托土改性环氧树脂/玻璃纤维复合材料。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述将累托土和蒸馏水混合搅拌均匀得到累托土悬浊液A的具体步骤如下：

将累托土、蒸馏水按照质量比为1:2～1:8进行混合并搅拌均匀得到累托土悬浊液A。

进一步，所述将有机胺和蒸馏水混合搅拌均匀，滴加酸得到铵盐B的具体步骤如下：

将有机胺、蒸馏水按照质量比为1:10～1:20进行混合并搅拌均匀，再滴加盐酸或者硝酸直到pH小于7得到铵盐B。

进一步，所述将得到的铵盐B缓慢加入到累托土悬浊液A中，经充分搅拌、过滤、烘干后得到有机化累托土的具体步骤如下:

将铵盐B缓慢加入到累托土悬浊液A中，经充分搅拌、过滤、烘干后得到有机化累托土，其中有机铵与累托土的质量比为1:2～1:10。

进一步，所述将玻璃纤维修剪后，清洗、充分干燥后备用的具体步骤如下：

将含量为液态环氧树脂质量1～1.2倍的的玻璃纤维修剪后，清洗、充分干燥后备用。

进一步，所述将环氧树脂中加入环氧树脂固化剂，混合均匀后加入有机化累托土，搅拌均匀得到混合物C的具体步骤如下：

在E-44（6101）或E-54（616）任意一种液态环氧树脂中，按液态环氧树脂与有机化累托土质量比为100g:0.50～10g加入有机化累托土，按液态环氧树脂与活性稀释剂质量比为100g:0～0.50g加入050活性稀释剂或者正丁基缩水甘油醚中任意一种活性稀释剂，加热到80～90℃，抽真空搅拌1～1.5h；

再按液态环氧树脂与液态环氧树脂固化剂质量比为100g:8～100g加入650聚酰胺、聚壬二酸酐、三亚乙基四胺中任意一种液态环氧树脂固化剂，并搅拌均匀得到混合物C。

进一步，所述将混合物C连同准备好的玻璃纤维一起放入模具中固化，得到累托土改性环氧树脂/玻璃纤维复合材料的具体步骤如下：

将混合物C连同准备好的玻璃纤维一起放入模具，在60～160℃温度下固化1～1.5h；