环氧树脂/膨润土纳米复合材料的制备

环氧树脂/膨润土纳米复合材料的制备

环氧树脂是一种传统的热固性树脂，具有良好的力学性能、介电性能和黏结能力，优异的耐化学腐蚀性，广泛应用于胶黏剂、电绝缘材料、涂料、复合材料等方面。但纯环氧树脂固化物的脆性大，韧性差。膨润土生产设备有很多种，膨润土雷蒙磨就是其中的一种。随着现代化工业的发展，对材料的性能提出了越来越高的要求，为了克服环氧树脂的性能缺陷，加入无机纳米材料进行增韧是实现该树脂高性能化的有效手段之一。

制备高性能环氧树脂／膨润土纳米复合材料的关键是使膨润土剥离成独立的片并均匀分散于环氧树脂基体中。目前，以美国的学者Pinnavaia和Lan及德国的X．Kornman领导的课题组较为活跃；在国内，浙江大学、中科院化学所、河北工业大学、湘潭大学等研究机构也取得了相当大的成就。

X．Kornman等研究了纳米复合材料的合成中蒙脱土的阳离子交换容量（CEC）对其的影响。在环氧分子浸润插层阶段，CEC值较小的改性蒙脱土（CEC＝94mmo/100g）已经剥离，而较大CEC值的蒙脱土（CEC＝140mmol／100g）的剥离与插层时间有较大关系，在凝胶点前完成剥离，他的解释是CEC值较小的蒙脱土层间有较多的酸性烷基铵离子，对环氧分子的自聚合反应有催化作用。Pinnavaia等分别用CEC值不同的黏土，制备出了环氧树脂／黏土纳米复合材料，他得出的结论是CEC较小的黏土比较容易剥离。这是因为CEC较小时，有机阳离子在黏土层间由平行排列、倾斜排列转变成垂直于硅酸盐晶片的排列，环氧树脂、固化剂进入黏土层间的量增多，固化反应在层间的放热量增大，更利于硅酸盐晶片的剥离。

Janis M.Brown、David Curliss研究了在纳米复合材料中不同种类的季铵盐的作用。根据蒙脱石与季铵盐的3种结合方式――氢键型、偶极力和范德华力选择相应的改性剂，研究表明，蒙脱土与羟基取代的季铵盐以氢键结合，环氧分子与之有较好相容性，并且能催化固化反应，提高层间聚合速率。

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