[发明专利]一种高岭土-环氧树脂仿生复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高岭土‑环氧树脂仿生复合材料及其制备方法，该高岭土‑环氧树脂仿生复合材料包含有如下组分：由高岭土制得的高岭土‑聚多巴胺复合填料、环氧树脂、固化剂以及催化剂。本发明的高岭土‑环氧树脂仿生复合材料具有与天然贝壳相类似的“砖‑泥”微观结构，由于采用聚多巴胺对高岭土进行表面功能化，提高了高岭土与环氧树脂的相互作用，采用热压技术实现了高岭土在环氧树脂中的有序排列，从而提高了复合材料的力学强度。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种高岭土-环氧树脂仿生复合材料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、化学稳定性、收缩性低、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其它热固性塑料所不具备的，因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。由于纯环氧树脂的力学强度无法满足复合材料、浇铸料和模压材料等领域要求。采用添加无机填料方式提高环氧树脂的力学强度是一种有效且经济适用的方法，已被广泛认可。

利用层状结构的粘土与环氧树脂插层复合制备粘土-环氧树脂复合材料是提高环氧树脂的力学性能的一种行之有效的方法。目前粘土-环氧树脂复合材料的制备主要集中于蒙脱土-环氧树脂复合材料复合材料。高岭土具有类似蒙脱土的层状结构，其具有白度高、质软、易分散悬浮于水中、良好的可塑性和高的粘结性、优良的电绝缘性能；具有良好的抗酸溶性、很低的阳离子交换量、较好的耐火性等理化性质。因此高岭土已成为造纸、陶瓷、橡胶、化工、涂料、医药和国防等几十个行业所必需的矿物原料。但是现有制备粘土-环氧树脂复合材料主要采用简单混合方式，粘土在环氧树脂中含量少，导致环氧树脂复合材料力学性能提高有限。

发明内容

本发明的目的是提供一种高岭土-环氧树脂仿生复合材料及其制备方法，解决现有技术中的环氧树脂及其复合材料的力学性能差的问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种高岭土-环氧树脂仿生复合材料，包含有如下组分：由高岭土制得的高岭土-聚多巴胺复合填料、环氧树脂、固化剂以及催化剂。

在本发明的高岭土-环氧树脂仿生复合材料中，作为原料的高岭土以及环氧树脂、固化剂和催化剂的质量配比如下：高岭土50-80份、环氧树脂10-30份、固化剂1-15份和催化剂0.1-5份。

在本发明的高岭土-环氧树脂仿生复合材料中，所述高岭土的粒径为5μm～20μm。

在本发明的高岭土-环氧树脂仿生复合材料中，所述环氧树脂为液态环氧树脂。

在本发明的高岭土-环氧树脂仿生复合材料中，所述液态环氧树脂选自双酚A型液态环氧树脂、双酚F型液态环氧树脂、脂环族液态环氧树脂中的至少一种；所述固化剂选自甲基六氢苯酐、四乙烯五胺、间苯二胺中的至少一种；所述催化剂选自2-乙基-4-甲基咪唑、N,N-二甲基苄胺、三-(二甲胺基甲基)苯酚中的至少一种。

在本发明的高岭土-环氧树脂仿生复合材料中，所述高岭土-环氧树脂仿生复合材料的拉伸强度为80MPa～135MPa。

本发明还提供了上述的高岭土-环氧树脂仿生复合材料的制备方法，包括：

S1、将高岭土、盐酸多巴胺水溶液、三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液混合搅拌反应，得到高岭土-聚多巴胺复合填料；

S2、将高岭土-聚多巴胺复合填料、环氧树脂、固化剂和催化剂混合均匀；

S3、经过热压成型，固化得到高岭土-环氧树脂仿生复合材料。

在本发明的制备方法中，在步骤S1中，所述盐酸多巴胺水溶液的浓度为2mg/ml-10mg/ml；所述高岭土与盐酸多巴胺水溶液的质量体积比为0.4g/ml～1g/ml；所述高岭土与三羟甲基氨基甲烷缓冲溶液之间的质量体积比为0.04g/ml～0.2g/ml。