[发明专利]一种离子液体型层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米复合材料及其制备方法，尤其是涉及一种离子液体型层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

纳米复合材料是由两种或两种以上的固相至少在一维以纳米级大小(1～100 nm)复合而成的复合材料。环氧树脂（EP）因具有廉价易得、毒性低、工艺灵活性大、固化物粘结力强、电绝缘性好、稳定性好、收缩率小等优点，被广泛应用于涂料、电子电器、土木建筑和粘接等领域。然而随着社会的进步和工业的发展，各行业的材料性能要求越来越高，环氧树脂固有的冲击强度低、脆性大、易开裂、耐介质耐候性差的缺点严重限制了其在上述方面的应用。为解决这个问题，必须寻找出一种行之有效的改性方法，增强其力学性能、耐热性能等。

近年来，有关层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料的研究日趋活跃。但这些已报道的层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料大多是用伯、仲、叔胺和季铵盐或阳离子磷与层状硅酸盐进行离子交换反应得到纳米复合材料，如侯天伟、陈勇军“环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料制备及性能的研究进展”， 工程塑料应用 2009（6）：79~81；郭宁、张明艳、张晓红“环氧树脂/有机蒙脱土纳米复合材料的制备与表征”，2007年40卷1期：4~7；金国呈、姚俊琦、施庆锋等“环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备与性能表征”， 华东理工大学学报：社会科学版2006（12） 1422~1426；刘黎明、张明、方鹏飞等“层状硅酸盐累托石/环氧树脂纳米复合材料的结构和性能研究”，高分子学报 2005（2）：128~131；姚雪丽、马晓燕、王金花等“环氧树脂/有机累托石纳米复合材料的研究”，工程塑料应用 2005年33卷9期：16~19。而烷基类卤化胺作为改性剂热稳定性较差，在制备环氧树脂纳米复合材料的过程中改性剂容易分解，导致材料性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种力学性能、耐热性能较好的离子液体型层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种离子液体型层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料，各原料组分和重量份数：

环氧树脂             80~120份

离子液体             1~10份

层状硅酸盐           0.5~6份

固化剂               80～200份

促进剂               0.5～2份

所述的环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和双酚S型环氧树脂至少一种。

所述的离子液体为1-十四烷基-3-甲基咪唑溴盐([C₁₄min]Br)、1-十六烷基-3-甲基咪唑溴盐([C₁₆min]Br)、1-十八烷基-3甲基咪唑溴盐([C₁₈min]Br)、1-十四烷基-3-甲基吡啶溴盐([C₁₄mpy]Br)、1-十六烷基-3-甲基吡啶溴盐([C₁₆mpy]Br)和1-十八烷基-3-甲基吡啶溴盐([C₁₈mpy]Br)至少一种。

所述的层状硅酸盐为蒙脱土、累托石和高岭土至少一种。

所述的固化剂为桐油酸酐、酚醛树脂和脲醛树脂的其中一种。

所述的促进剂是2-乙基-4-甲基咪唑和三甲胺的其中一种。

一种离子液体型层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

a、将0.5~6份层状硅酸盐粘土加入到50~600份蒸馏水中搅拌分散配制成泥浆，然后加热至50~80℃，得到层状硅酸盐悬浮液；

b、将1~10份离子液体加入到80~1000份蒸馏水中，将配好的离子液体溶液缓慢加入到上述层状硅酸盐悬浮液中，并不断搅拌，恒温反应4~6h后，静置冷却，抽滤，洗涤，60~80℃真空干燥10~15h，研磨过筛，即得离子液体型层状硅酸盐；

c、将80~120份环氧树脂加热到70～80℃，在搅拌下将0.5~6份离子液体型层状硅酸盐加入其中，恒温搅拌3~6h后，降温至50～60℃，加入80～200份固化剂和0.5～2份促进剂，搅拌0.5～1小时，即得到离子液体型层状硅酸盐/环氧树脂纳米复合材料。

所述的环氧树脂为双酚A型缩水甘油醚、双酚F型环氧树脂、双酚AD型环氧树脂和双酚S型环氧树脂至少一种。