環氧樹脂/膨潤土納米複合材料的製備

環氧樹脂/膨潤土納米複合材料的製備

環氧樹脂是一種傳統的熱固性樹脂，具有良好的力學性能、介電性能和黏結能力，優異的耐化學腐蝕性，廣泛應用於膠黏劑、電絕緣材料、塗料、複合材料等方麵。但純環氧樹脂固化物的脆性大，韌性差。膨潤土生產設備有很多種，膨潤土雷蒙磨就是其中的一種。隨著現代化工業的發展，對材料的性能提出了越來越高的要求，為了克服環氧樹脂的性能缺陷，加入無機納米材料進行增韌是實現該樹脂高性能化的有效手段之一。

製備高性能環氧樹脂／膨潤土納米複合材料的關鍵是使膨潤土剝離成獨立的片並均勻分散於環氧樹脂基體中。目前，以美國的學者Pinnavaia和Lan及德國的X．Kornman領導的課題組較為活躍；在國內，浙江大學、中科院化學所、河北工業大學、湘潭大學等研究機構也取得了相當大的成就。

X．Kornman等研究了納米複合材料的合成中蒙脫土的陽離子交換容量（CEC）對其的影響。在環氧分子浸潤插層階段，CEC值較小的改性蒙脫土（CEC＝94mmo/100g）已經剝離，而較大CEC值的蒙脫土（CEC＝140mmol／100g）的剝離與插層時間有較大關係，在凝膠點前完成剝離，他的解釋是CEC值較小的蒙脫土層間有較多的酸性烷基銨離子，對環氧分子的自聚合反應有催化作用。Pinnavaia等分別用CEC值不同的黏土，製備出了環氧樹脂／黏土納米複合材料，他得出的結論是CEC較小的黏土比較容易剝離。這是因為CEC較小時，有機陽離子在黏土層間由平行排列、傾斜排列轉變成垂直於矽酸鹽晶片的排列，環氧樹脂、固化劑進入黏土層間的量增多，固化反應在層間的放熱量增大，更利於矽酸鹽晶片的剝離。

Janis M.Brown、David Curliss研究了在納米複合材料中不同種類的季銨鹽的作用。根據蒙脫石與季銨鹽的3種結合方式――氫鍵型、偶極力和範德華力選擇相應的改性劑，研究表明，蒙脫土與羥基取代的季銨鹽以氫鍵結合，環氧分子與之有較好相容性，並且能催化固化反應，提高層間聚合速率。

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