[发明专利]一种纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中的分散方法

说明书

本发明提供一种纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中的分散方法，先将纳米无机粒子填料与液态环氧树脂加入到球磨机中共混分散，得分散均匀的低粘度混合溶液；再将低粘度混合溶液加入固态环氧树脂的熔融液中，搅拌得到分散均匀的熔融混合液。通过本发明的分散方法，纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中充分均匀分散，解决了固化后的纳米无机粒子/环氧树脂复合材料内部存在应力集中缺陷，提高了环氧复合材料的机械、电气性能。

技术领域

本发明涉及一种纳米无机粒子在高粘度分子材料中的高效分散技术领域，尤其是涉及纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中的分散方法。

背景技术

环氧树脂具有优异的粘接、耐磨、电绝缘、化学稳定、耐高低温等性能，在胶粘剂、电子仪表、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料和先进复合材料等领域得到广泛应用。但由于纯环氧树脂固化后具有高的交联结构，因而存在质脆、耐疲劳性和抗冲击韧性差等缺点。所以加入无机纳米填料能提高环氧树脂的韧性、模量、耐热性等。但由于纳米粒子具有高的表面能，极易团聚，复合材料的性能很大程度上决定于无机填料在高分子基体中的分散性和无机填料与有机基体之间的界面作用。

由于纳米粒子易团聚，环氧树脂黏度较大，使其在环氧树脂中很难达到纳米尺寸的均匀分散。目前对纳米无机粒子在固态环氧树脂中的分散问题，主要是采用搅拌机进行高速搅拌来进行分散，但该分散方法无法使纳米无机粒子在固态环氧树脂中充分分散，导致纳米无机粒子在固态环氧树脂中存在团聚问题，造成固化后的纳米无机粒子/环氧树脂复合材料的内部存在应力集中缺陷，降低环氧复合材料的机械、电气性能。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中的分散方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中的分散方法，包括以下步骤：

（1）将纳米无机粒子填料与液态环氧树脂加入到球磨机中共混分散，得分散均匀的低粘度混合溶液；

（2）将低粘度混合溶液加入固态环氧树脂的熔融液中，搅拌得到分散均匀的熔融混合液。

进一步方案，步骤（1）中共混分散的时间为1~2h；纳米无机粒子填料的粒径为25-35nm。

进一步方案，步骤（1）中纳米无机粒子填料的加入质量百分比为2-3%。

进一步方案，所述固态环氧树脂和液态环氧树脂的质量比为8-10:1。

进一步方案，所述纳米无机粒子填料为纳米氧化铝、纳米SiO2或纳米ZnO。

进一步方案，步骤（2）中搅拌是指在温度为130-150℃、搅拌速度为1000-1100转/分钟条件下搅拌至少1h。

液态环氧树脂是指在常温下是液体的环氧树脂，如E51、E44；其中E44环氧树脂代表平均环氧值为44/100，(0.41-0.47)的环氧树脂，E51代表平均环氧值(51/100=0.51，环氧值N/100为0.48-0.54 ) 的环氧树脂。固态环氧树脂的熔融液是指在常温状态下为固体，在高温条件下融化获得的熔融液体，具体如CT5531（美国亨斯曼牌）、E20（双酚A环氧树脂，环氧当量/100克为0.18-0.23）。即上述各产品均是可市购的产品。

通过将纳米无机粒子填料与液态环氧树脂共混分散，获得的分散均匀的低粘度混合溶液后，再加入固态环氧树脂的熔融液中，搅拌得熔融混合液。所以本发明通过此方法将纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中充分均匀分散，解决了固化后的纳米无机粒子/环氧树脂复合材料内部存在应力集中缺陷，提高了环氧复合材料的机械、电气性能。

与现有技术相比，本发明的有益效果是实现纳米无机粒子填料在固态环氧树脂中的高效分散，提高了纳米无机粒子填料与固态环氧树脂复合材料的机械强度及其性能稳定性。