[发明专利]一种环氧树脂纳米复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂纳米复合材料及其制备方法，属于树脂材料的制备领域。

背景技术

环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基的一类化合物的总称。固化后的环氧树脂具有粘结力强、耐高温、防腐蚀和电绝缘优异等特点，被广泛的应用于汽车、航海、航天和电化学等领域。但固化后的树脂具有在低温下韧性差的缺点，使其应用范围受到了极大的限制，因此对于环氧树脂的增韧改性也成为了环氧树脂领域的研究热点。

目前常用于环氧树脂增韧改性的方法主要为添加物增强法，常用的填充物主要有热塑性的聚合物和纳米填料。其中纳米尺度的填料由于其独特的物理和化学性能而引起了人们的特别关注。但由于纳米材料表面能大，极易团聚的特点和环氧树脂本身粘度大等原因。目前制备的环氧树脂纳米复合材料中，纳米材料在其中的分散状态并不理想，从而也使得制备的复合材料的性能也不能满足人们的需求。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供高性能的环氧树脂复合材料，它采用一种双重表面改性的方法对纳米材料进行改性，使得纳米材料可单分散的分布在环氧树脂基体中，从而最大程度的发挥纳米材料增强改性树脂基体的作用，避免由于纳米材料在树脂基体中的分散问题而引起的增强效果减弱，甚至弱化环氧树脂基体性能的问题。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种环氧树脂纳米复合材料的制备方法，包括纳米粒子制备的步骤：将用于制备无机氧化物纳米粒子的前驱体溶于反应液中，130～200℃于反应釜中反应10～45h，分离，水洗，得无机氧化物纳米粒子，其中，

所述前驱体为无机氧化物的阳离子的无机盐或有机盐；所述反应液为表面活性剂溶液或N,N二甲基甲酰胺；

其中，所述表面活性剂溶液中表面活性剂为C12～C16的离子型表面活性剂或聚乙烯吡咯烷酮，溶剂为N,N二甲基甲酰胺，所述表面活性剂溶液的浓度为1～20mmol/L。

上述技术方案中，所述“无机氧化物的阳离子的无机盐或有机盐”中所述无机盐优选为无机氧化物的阳离子的硝酸盐、硫酸盐、卤化物及它们的水合物，进一步地，所述卤化物优选为氯化物；所述有机盐优选为无机氧化物的阳离子的醋酸盐。例如：目标无机氧化物为CuO，则无机氧化物的阳离子为Cu²⁺，阳离子的无机盐可为Cu(NO₃)₂·3H₂O。

本发明所述方法一个优选的技术方案为：将用于制备无机氧化物纳米粒子的前驱体溶于反应液中，130～180℃于反应釜中反应10～30h，分离，水洗，其中，所述得所述前驱体为无机氧化物的阳离子的氯化物或醋酸盐。

本发明所述方法另一个优选的技术方案为：将用于制备无机氧化物纳米粒子的前驱体溶于反应液中，150～200℃于反应釜中反应20～45h，分离，水洗，其中，所述得所述前驱体为无机氧化物的阳离子的硝酸盐或硫酸盐。

本发明所述方法方法包括无机氧化物纳米粒子改性的步骤：将制得的无机氧化物纳米粒子分散于溶剂中，得混合液；于所得混合液中加入重量为混合液总重量5～20％的含有氨基的硅烷偶联剂后，于20～130℃反应6～30h，分离，水洗，得改性的无机氧化物纳米粒子，其中，所述溶剂为苯、二甲苯或由乙醇、水和27％氨水按体积比20:0～5:0.1～1.5组成的混合液。

上述及技术方案中，优选所述含有氨基的硅烷偶联剂为氨基硅烷(国内牌号KH550)。

本发明所述方法一个优选的技术方案为：将制得的无机氧化物纳米粒子分散于溶剂中，得混合液；于所得混合液中加入重量为混合液总重量5～20％的含有氨基的硅烷偶联剂后，于80～130℃反应6～15h，分离，水洗，得改性的无机氧化物纳米粒子，其中，所述溶剂为苯、二甲苯。

本发明另一个优选的技术方案为：将制得的无机氧化物纳米粒子分散于溶剂中，得混合液；于所得混合液中加入重量为混合液总重量5～20％的含有氨基的硅烷偶联剂后，于20～80℃反应10～30h，分离，水洗，得改性的无机氧化物纳米粒子，其中，所述溶剂为由乙醇、水和27％氨水按体积比20:0～5:0.1～1.5组成的混合液。

本发明所述方法包括环氧树脂纳米复合材料制备的步骤：将改性的无机氧化物纳米粒分散于丙酮和乙醇按体积比1:0～0.5形成的溶剂中，其中改性的无机氧化物纳米粒子与溶剂的比为10～80mg:100mL；将上述所得混合溶液与环氧树脂混合，分散，蒸馏，加入固化剂，混合均匀后进行固化，既得。