[发明专利]一种抗流淌环氧树脂/蒙脱土复合物及其制备方法

说明书

本发明涉及到一种抗流淌的环氧树脂复合物。

环氧树脂作为工程用结构材料必须具有优良的力学性能和韧性，而且还必须具有适用于施工的工艺性能。控制环氧复合物的流变特性十分重要。环氧树脂高温固化发生流淌一直困扰着工程技术人员。通常解决的方法是加入气相SiO₂，增加其触变性。但加了气相SiO₂的环氧树脂体系的流变性会随着时间而变化。新配制的环氧复合物可能具有很好的抗流淌性，但是储存一段时间后抗流淌性逐渐变差。

日本专利(公开特许昭63(1988)-156.817)报道了一种经过憎水处理的白炭黑和石英粉作为环氧胶粘剂的填料，但是即使采用憎水处理的填料，在储存过程中抗流淌性能逐渐变差的问题也没有得到彻底解决。

本发明克服了已有技术中抗流淌性差的缺点而提供了一种抗流淌的环氧树脂/蒙脱土插层复合物及其制备方法。本发明所提供的是环氧树脂/蒙脱土插层复合物，因为蒙脱土晶体的纳米级均匀分散，以及它与母体的极强的相互作用，使复合物具有很好的触变性，高温固化时不流淌。且蒙脱土的增强效果超过传统填充复合工艺所制备的材料。

本发明提供的逐步插层聚合制备环氧树脂/蒙脱土复合物的制备方法首先就是通过离子交换反应让胺盐或铵盐插层进入蒙脱土层间，然后通过土在介质中的溶胀作用使环氧树脂分子和固化剂分子进入层间，继而环氧树脂分子的环氧环开环聚合，层间距进一步扩大。在其同时可能发生层的解离，达到蒙脱土的纳米分散，制备成抗流淌的高性能环氧树脂/蒙脱土复合物。

本发明中有机化处理蒙脱土中所用的有机胺盐或铵盐与粘土表面阳离子交换，并进行正负离子对的库仑结合，并且它除与环氧树脂有较好的相容性造成环氧树脂分子插层进入层间外，还能使环氧树脂开环聚合。这样的结果使分散相粘土与母体环氧树脂相之间有着极强的化学结合。体系的抗流淌特性不会因储存时间的延长而变差。

由于环氧树脂/蒙脱土插层聚合技术是将环氧树脂分子插入到二维硅酸盐粘土材料的片层中间，使其层间距增大，晶片甚至解离，制成接近纳米分散的树脂复合体系；继而在适当条件下环氧树脂发生固化，形成纳米复合材料。其中硅酸盐晶片以及与环氧树脂良好的界面相互作用提供了优异的力学性能和热稳定性，这样的体系在固化前仍能保持了良好的可加工工艺特性，在高温固化时可不流淌，而固化后又有传统共混难以达到的优良性能。因此环氧树脂/蒙脱土插层聚合物有广阔的应用前景。

本发明的环氧树脂/粘土插层纳米复合材料的原料组份和含量如下(重量份)

          环氧树脂             100

          蒙脱土               0.1-60

          有机胺盐或铵盐       0.01-15

          环氧树脂固化剂       25-30本发明所适用的环氧树脂可以是双酚A缩水甘油醚型的，也可以是其它类型的，如缩水甘油氨型、缩水甘油酯型以及脂环族环氧化物。

本发明所用的蒙脱土是非金属层状硅酸盐矿石土，主要矿物成份为含85-93％蒙脱石(Mont)的层状硅酸盐，其单位晶胞由二层硅氧四面体中间夹带一层铝氧八面体组成。单晶片层厚约1nm，具有很高的刚度。层间有Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等可交换性阳离子，其阳离子交换总量应为50-200meq/100g。用胺盐或铵盐交换后，可使环氧树脂的分子插入到层间。

所用的蒙脱石粘土应进行粉碎，过筛，粒径小于63μ。

本发明中的有机胺盐或铵盐具有CH₃(CH₂)_nNR₃⁺(n＝5-20)

本发明中所用的环氧树脂固化剂，可以是脂肪胺类、芳香胺类、酸酐类、咪唑类、聚酰胺类等。它们可以单独使用也可配合使用。

蒙脱土插层的介质的作用是促进粘土的阳离子交换和有机分子的插层。好的分散介质应容易使粘土分散，并与有机分子有良好的溶混性。分散介质可以是水、醇、醚、酮、酯及烷烃类和含苯环的芳烃类易挥发溶剂。

本发明的环氧树脂/粘土纳米插层复合材料制备方法是按下述步骤进行。1.粘土的有机化处理