[发明专利]改性赤泥材料、改性赤泥增韧环氧树脂复合材料及制备方法

说明书

本发明提供了改性赤泥材料、改性赤泥增韧环氧树脂复合材料及制备方法，属于复合材料技术领域。本发明首先采用有机酸对赤泥进行脱碱处理，再经沉降分离处理，之后采用第一偶联剂和第二偶联剂对所得脱碱赤泥进行改性处理，最终所得改性赤泥材料表面具有丰富的氨基与脂肪族长链，在环氧树脂中具有较好的分散性，与环氧树脂具有良好的界面相容性，使其与环氧树脂之间具有更紧密的结合力。利用本发明提供的改性赤泥材料作为环氧树脂的增韧剂，能够使所得复合材料具有较好的冲击强度、弯曲强度与压缩强度，使环氧树脂从硬而脆向硬而韧转变；同时所述复合材料还具有优异的耐磨性能。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及改性赤泥材料、改性赤泥增韧环氧树脂复合材料及制备方法。

背景技术

作为一种广泛使用的高分子材料，环氧树脂(EP)受限于自身的高交联度结构，存在着耐磨性差的问题，这严重的限制了EP在摩擦件领域的应用。同时耐磨性能也是涂层领域中涂层材料需具备的重要性能之一，而环氧树脂正是凭借着其优异的粘结性被广泛的应用于这一领域。因此，对环氧树脂材料耐磨性能的增强势在必行。根据以往材料设计经验，人们认为在EP中加入诸如SiO₂、TiO₂、ZnO等刚性纳米颗粒，碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等长纤维或短纤维，石墨、聚四氟乙烯乙烯粉末、MoS₂等固体润滑剂制备EP的复合材料可以在有效增强EP的机械性能与耐磨性的同时降低其摩擦系数，制备具有优异摩擦性能的环氧树脂基复合材料。例如发明专利CN 102120866A公开了一种石墨及功能化碳纤维改性环氧树脂复合材料的制备方法，具体是以碳纳米管作为改性剂改性长碳纤维，并将这种碳纳米管-长碳纤维与石墨加入环氧树脂中，最终制备得到石墨及功能化碳纤维改性环氧树脂复合材料，该复合材料具有优异力学性能。然而，碳纤维与碳纳米管的昂贵价格极大的限制了该方法的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性赤泥材料、改性赤泥增韧环氧树脂复合材料及制备方法，采用本发明提供的方法制备的改性赤泥材料成本低，将其作为环氧树脂的增韧剂，能够使所得复合材料具有优异力学性能与摩擦学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性赤泥材料的制备方法，包括以下步骤：

将赤泥、有机酸与水混合，依次进行脱碱处理和沉降分离处理，得到脱碱赤泥；

将所述脱碱赤泥、第一偶联剂、第二偶联剂与有机溶剂混合，进行改性处理，得到改性赤泥材料；所述第一偶联剂为硅烷类偶联剂、铝酸酯类偶联剂和钛酸酯类偶联剂中的至少一种，所述第二偶联剂为氨基偶联剂。

优选地，所述有机酸包括乙酸、草酸、马来酸或硬脂酸；所述赤泥与有机酸的质量比为(30～300)：(5～50)。

优选地，所述脱碱处理的温度为50～120℃，时间为30～300min。

优选地，所述沉降分离处理包括：将脱碱处理后所得体系依次进行分散和静置，将静置后所得上层分散液进行固液分离，所得固体物料为脱碱赤泥。

优选地，所述硅烷类偶联剂包括正辛基三乙氧基硅烷，所述铝酸酯类偶联剂包括异丙氧基二硬脂酸酰氧基铝酸酯或二异丙氧基乙酰乙酸油酸脂基铝酸酯，所述钛酸酯类偶联剂包括异丙氧基三硬脂酸酰氧基钛酸酯或异丙氧基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯，所述氨基偶联剂包括3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-脲丙基三甲氧基硅烷或异丙氧基三(乙二胺基N-乙氧基)钛酸酯；

所述脱碱赤泥与第一偶联剂、第二偶联剂的质量比为(50～500)：(1～10)：(1～10)。

优选地，所述改性处理的温度为70～150℃，时间为1～6h。

本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的改性赤泥材料。