[发明专利]一种基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物改性的环氧树脂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物改性的环氧树脂复合材料及其制备方法。其特征是：原料按照质量百分比包括70.5％‑73.5％的环氧树脂基体、24.5％‑25.5％的固化剂和1％‑5％的层状硅酸镍负载二硫化钼复合物；所述环氧树脂基体为双酚A型环氧树脂；所述固化剂为4，4‑二氨基二苯甲烷；所述层状硅酸镍负载二硫化钼复合物为二硫化钼片层表面附着有硅酸镍的层状结构。本发明公开的层状硅酸镍负载二硫化钼复合物不但能够提高环氧树脂材料的耐磨损性能，还能明显改善环氧树脂的阻燃性能，可用于环氧树脂复合材料的阻燃、耐磨一体化构筑。

技术领域

本发明涉及改性环氧树脂复合材料领域，尤其涉及一种基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物改性的环氧树脂复合材料及其制备方法。

背景技术

在工业和日常生活中，聚合物材料因低成本、易加工和轻质的特性，成为各种产品和构件的主要构成部分。其中，环氧树脂作为一种常用的聚合物材料，在航空、航天、汽车、电子、建筑等领域应用广泛。然而其本身具有的极易燃和不耐磨的缺点使其在很多领域，尤其是对阻燃和耐磨要求较高的环境下的应用受到了很大限制。

无机纳米阻燃剂借助纳米粒子具有的尺寸效应及表面效应，在性能上要优于常规的阻燃剂，其本身通常不具有会对环境造成危害的卤系物质，是一类环境友好型阻燃剂。纳米级别的粒径可以改善无机物与聚合物之间的相容性，增强界面作用，从而在较小添加量下即可赋予复合材料优异的阻燃性能，给清洁高效阻燃聚合物材料的研制提供了可行的研究方向。

无机纳米材料层状硅酸镍(NiPS)，具有结构稳定、比表面积较大及层间有机官能团可设计的优点，除了已应用在离子电池、高效镍基催化剂以及重金属离子吸附剂方面等领域外，在阻燃功能化聚合物材料领域也拥有很大的应用潜力。二硫化钼(MoS₂)是一种润滑剂的减摩和抗磨添加剂，所具有的硫元素在高负载下引起的极端温度时会与摩擦副的金属表面发生反应生成新的铁硫化物，产生的化学膜能够减少摩擦及磨损程度，此外还被应用于催化剂、传感器、太阳能电池、锂电池等领域。单组分的二硫化钼或硅酸镍虽然在提升阻燃和耐磨性能上都具有一定的作用，但是效果仍然很有限。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物改性的环氧树脂复合材料及其制备方法。本发明提出以二硫化钼(MoS₂)为载体，分别以γ-氨丙基三乙氧基硅烷为硅源，六水合氯化镍为镍源，制备出层状硅酸镍负载二硫化钼复合物(MoS₂@NiPS)，并将其应用于制备阻燃耐磨一体化环氧树脂复合材料。

本发明的技术方案如下：

一种基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物改性的环氧树脂复合材料及其制备方法，其特征在于：包括双酚A型环氧树脂、4，4-二氨基二苯甲烷和层状硅酸镍负载二硫化钼复合物；所述双酚A型环氧树脂的质量百分比为70.5％-73.5％、4，4-二氨基二苯甲烷的质量百分比为24.5％-25.5％、层状硅酸镍负载二硫化钼复合物的质量百分比为1％-5％，其中双酚A型环氧树脂和4，4-二氨基二苯基甲烷的质量比为100：25.8。

基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物改性的环氧树脂复合材料及其制备方法，包括以下步骤：

(1)将1.0克二硫化钼粉末与36毫升正丁基锂在90摄氏度的反应釜中反应4小时，经过滤、正己烷冲洗以及60摄氏度下烘干，得到中间产物锂离子插层二硫化钼，随后称取0.1g锂离子插层二硫化钼溶于200毫升去离子水中超声4小时，得到剥层后的二硫化钼悬浊液，其中正丁基锂摩尔浓度为0.5摩尔/升。

(2)将0.2克3-氨丙基三乙氧基硅烷溶于50毫升乙醇溶液后滴入二硫化钼悬浊液中，连续搅拌4小时，随后分别将0.53克六水合氯化镍与50毫升乙醇的混合溶液、11.3毫升氢氧化钠先后滴加至上述混合溶液中使其混匀，室温下老化72小时后经离心、烘干、研磨即可得到基于层状硅酸镍负载二硫化钼复合物，记为MoS2@NiPS，其中氢氧化钠浓度为1摩尔/升。