CN106280268A - 一种高韧性耐热耐酸复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂15‑35份、丙烯酸树脂5‑15份、氨基树脂2‑8份、聚乙烯3‑6份、马来酸酐1‑4份、甲基丙烯酸甲酯1‑4份、改性纳米炭黑8‑16份、氧化锌3‑6份、沸石粉2‑5份、纳米氧化铝2‑5份、纳米二氧化钛3‑6份、金红石型纳米二氧化硅1‑4份、硅烷偶联剂A858 2‑5份、硅烷偶联剂KH‑550 1‑4份、氨基树脂3‑5份、丙酮1‑5份。本发明的复合材料韧性高，耐热性和耐酸性好。

Description

一种高韧性耐热耐酸复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及复合材料的技术领域，尤其涉及一种高韧性耐热耐酸复合材料及其制备方法。
背景技术
随着现代科学技术的发展，汽车已经是家家户户必备的物品，由于汽车车身价格昂贵，使用者对复合材料的性能也愈来愈高，但是现在用的复合材料韧性、耐热和耐酸性能均无法满足实际使用时的需求，因此亟需开发一种高韧性耐热耐酸复合材料来解决现有技术中的问题。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高韧性耐热耐酸复合材料及其制备方法，制备得到的复合材料韧性高，耐热性和耐酸性好。
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂15-35份、丙烯酸树脂5-15份、氨基树脂2-8份、聚乙烯3-6份、氯化石蜡1-4份、硬脂酸丁酯1-4份、改性纳米炭黑8-16份、硅藻土1-4份、纳米陶瓷粉2-4份、二硫化钼1-3份、改性高岭土1-4份、沉淀硫酸钡2-5份、氧化锌3-6份、沸石粉2-5份、纳米氧化铝2-5份、纳米二氧化钛3-6份、金红石型纳米二氧化硅1-4份、聚乙烯醇3-5份、二甲基硅油2-5份、硅烷偶联剂KH-5501-4份、十二碳醇酯1-5份、醋酸丁酯2-6份。
优选地，改性纳米炭黑按如下工艺进行制备：将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，升温至85-95℃，保温，然冷却至室温，加入炭黑和双氧水，用氢氧化钠溶液调节pH至11.0-12.0，然后升温至50-70℃，超声分散得到物料a；将物料a升温至80-90℃，加入浓盐酸溶液调节pH至1-3，然后滴加乙醛溶液，静置，抽滤，洗涤，干燥至恒重，得到改性纳米炭黑。
优选地，改性纳米炭黑的制备工艺中，聚乙烯醇、去离子水、炭黑、双氧水和乙醛溶液的重量比为2-4：1-3：3-5：1-4：2-5。
优选地，改性纳米炭黑的制备工艺中，氢氧化钠溶液的质量百分数为4-8％。
优选地，改性纳米炭黑的制备工艺中，浓盐酸溶液的质量百分数为35-40％。
优选地，其原料按重量份包括：环氧树脂18-32份、丙烯酸树脂8-12份、氨基树脂3-7份、聚乙烯4-5份、氯化石蜡2-3份、硬脂酸丁酯2-3份、改性纳米炭黑9-15份、硅藻土2-3份、纳米陶瓷粉2.5-3.5份、二硫化钼1.5-2.5份、改性高岭土2-3份、沉淀硫酸钡3-4份、氧化锌4-5份、沸石粉3-4份、纳米氧化铝3-4份、纳米二氧化钛4-5份、金红石型纳米二氧化硅2-3份、聚乙烯醇3.5-4.5份、二甲基硅油3-4份、硅烷偶联剂KH-550 2-3份、十二碳醇酯2-4份、醋酸丁酯3-5份。
优选地，其原料按重量份包括：环氧树脂25份、丙烯酸树脂10份、氨基树脂5份、聚乙烯4.5份、氯化石蜡2.5份、硬脂酸丁酯2.5份、改性纳米炭黑12份、硅藻土2.5份、纳米陶瓷粉3份、二硫化钼2份、改性高岭土2.5份、沉淀硫酸钡3.5份、氧化锌4.5份、沸石粉3.5份、纳米氧化铝3.5份、纳米二氧化钛4.5份、金红石型纳米二氧化硅2.5份、聚乙烯醇4份、二甲基硅油3.5份、硅烷偶联剂KH-550 2.5份、十二碳醇酯3份、醋酸丁酯4份。
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将改性纳米炭黑、硅藻土、纳米陶瓷粉、二硫化钼、改性高岭土、沉淀硫酸钡、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅置于球磨机中进行混合球磨；
S2、将环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、氯化石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、硅烷偶联剂KH-550、十二碳醇酯和醋酸丁酯加入到搅拌罐中，升温至50-60℃再持续搅拌，再将S1经球磨混合后的物料投入搅拌罐中，升温至55-75℃再持续搅拌，冷却至室温得到高韧性耐热耐酸复合材料。
本发明的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料包括环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、马来酸酐、甲基丙烯酸甲酯、改性纳米炭黑、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛、金红石型纳米二氧化硅、硅烷偶联剂A858、硅烷偶联剂KH-550、氨基树脂和丙酮。其中以环氧树脂、丙烯酸树脂和氨基树脂作为基础树脂，并添加聚乙烯、马来酸酐和甲基丙烯酸甲酯作为基础树脂的补强料，有效提高了基础树脂的韧性和耐热性，进而有效提高了本发明复合材料的韧性和耐热性；添加的改性纳米炭黑、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅作为填料在硅烷偶联剂A858和硅烷偶联剂KH-550的作用下，有效促进了填料与基础树脂之间的结合能力，进而有效提高了基础树脂的韧性和耐热性能；添加的氨基树脂进一步增强了本发明复合材料的耐酸性能；其中添加的改性纳米炭黑以聚乙烯醇、去离子水、炭黑、双氧水和乙醛溶液为原料，利用双氧水降解聚乙烯醇，生产了大分子自由基被炭黑表面捕获，获得了聚乙烯醇接枝炭黑，并在酸性条件下，与乙醛发生缩醛化反应，获得亲油性的改性炭黑，使得改性后的炭黑具有优异的防腐性能，并通过硅烷偶联剂A858和硅烷偶联剂KH-550的协助作用下，有效提高了本发明复合材料的防腐性能。本发明复合材料的制备方法简单，得到的产品综合性能优异，附着性强。本发明的复合材料韧性高，耐热性和耐酸性好。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做出详细说明，应当了解，实施例只用于说明本发明，而不是用于对本发明进行限定，任何在本发明基础上所做的修改、等同替换等均在本发明的保护范围内。
具体实施方式中，环氧树脂的重量份可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份、26份、27份、28份、29份、30份、31份、32份、33份、34份、35份；丙烯酸树脂的重量份可以为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份；氨基树脂的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份；聚乙烯的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；氯化石蜡的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；硬脂酸丁酯的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；改性纳米炭黑的重量份可以为8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份；硅藻土的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；纳米陶瓷粉的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份；二硫化钼的重量份可以为1份、1.5份、2.5份、3份；改性高岭土的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；沉淀硫酸钡的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；氧化锌的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；沸石粉的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；纳米氧化铝的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；纳米二氧化钛的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份、5.5份、6份；金红石型纳米二氧化硅的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；聚乙烯醇的重量份可以为3份、3.5份、4份、4.5份、5份；二甲基硅油的重量份可以为2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份；硅烷偶联剂KH-550的重量份可以为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份；十二碳醇酯的重量份可以为1份、2份、3份、4份、5份；醋酸丁酯的重量份可以为2份、3份、4份、5份、6份。
实施例1
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂25份、丙烯酸树脂10份、氨基树脂5份、聚乙烯4.5份、氯化石蜡2.5份、硬脂酸丁酯2.5份、改性纳米炭黑12份、硅藻土2.5份、纳米陶瓷粉3份、二硫化钼2份、改性高岭土2.5份、沉淀硫酸钡3.5份、氧化锌4.5份、沸石粉3.5份、纳米氧化铝3.5份、纳米二氧化钛4.5份、金红石型纳米二氧化硅2.5份、聚乙烯醇4份、二甲基硅油3.5份、硅烷偶联剂KH-550 2.5份、十二碳醇酯3份、醋酸丁酯4份。
实施例2
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂15份、丙烯酸树脂15份、氨基树脂2份、聚乙烯6份、氯化石蜡1份、硬脂酸丁酯4份、改性纳米炭黑8份、硅藻土4份、纳米陶瓷粉2份、二硫化钼3份、改性高岭土1份、沉淀硫酸钡5份、氧化锌3份、沸石粉5份、纳米氧化铝2份、纳米二氧化钛6份、金红石型纳米二氧化硅1份、聚乙烯醇5份、二甲基硅油2份、硅烷偶联剂KH-550 4份、十二碳醇酯1份、醋酸丁酯6份。
改性纳米炭黑按如下工艺进行制备：按重量份将2份聚乙烯醇和3份去离子水混合均匀，升温至85℃，保温40min，然冷却至室温，加入3份炭黑和4份双氧水，用质量百分数为4％的氢氧化钠溶液调节pH至12.0，然后升温至50℃，超声分散9h得到物料a；将物料a升温至80℃，加入质量百分数为40％的浓盐酸溶液调节pH至1，然后滴加5份乙醛溶液，静置1h，抽滤，洗涤，接着于55℃干燥至恒重，得到改性纳米炭黑。
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将改性纳米炭黑、硅藻土、纳米陶瓷粉、二硫化钼、改性高岭土、沉淀硫酸钡、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅置于球磨机中500r/min的速度混合球磨4h；
S2、将环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、氯化石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、硅烷偶联剂KH-550、十二碳醇酯和醋酸丁酯加入到搅拌罐中，升温至50℃，搅拌60min，再将S1经球磨混合后的物料投入搅拌罐中，升温至55℃，搅拌5h，冷却至室温得到高韧性耐热耐酸复合材料。
实施例3
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂35份、丙烯酸树脂5份、氨基树脂8份、聚乙烯3份、氯化石蜡4份、硬脂酸丁酯1份、改性纳米炭黑16份、硅藻土1份、纳米陶瓷粉4份、二硫化钼1份、改性高岭土4份、沉淀硫酸钡2份、氧化锌6份、沸石粉2份、纳米氧化铝5份、纳米二氧化钛3份、金红石型纳米二氧化硅4份、聚乙烯醇3份、二甲基硅油5份、硅烷偶联剂KH-550 1份、十二碳醇酯5份、醋酸丁酯2份。
改性纳米炭黑按如下工艺进行制备：按重量份将4份聚乙烯醇和1份去离子水混合均匀，升温至95℃，保温20min，然冷却至室温，加入5份炭黑和1份双氧水，用质量百分数为8％的氢氧化钠溶液调节pH至11.0，然后升温至70℃，超声分散7h得到物料a；将物料a升温至90℃，加入质量百分数为35％的浓盐酸溶液调节pH至3，然后滴加2份乙醛溶液，静置3h，抽滤，洗涤，接着于45℃干燥至恒重，得到改性纳米炭黑。
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将改性纳米炭黑、硅藻土、纳米陶瓷粉、二硫化钼、改性高岭土、沉淀硫酸钡、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅置于球磨机中800r/min的速度混合球磨2h；
S2、将环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、氯化石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、硅烷偶联剂KH-550、十二碳醇酯和醋酸丁酯加入到搅拌罐中，升温至60℃，搅拌30min，再将S1经球磨混合后的物料投入搅拌罐中，升温至75℃，搅拌3h，冷却至室温得到高韧性耐热耐酸复合材料。
实施例4
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂18份、丙烯酸树脂12份、氨基树脂3份、聚乙烯5份、氯化石蜡2份、硬脂酸丁酯3份、改性纳米炭黑9份、硅藻土3份、纳米陶瓷粉2.5份、二硫化钼2.5份、改性高岭土2份、沉淀硫酸钡4份、氧化锌4份、沸石粉4份、纳米氧化铝3份、纳米二氧化钛5份、金红石型纳米二氧化硅2份、聚乙烯醇4.5份、二甲基硅油3份、硅烷偶联剂KH-550 3份、十二碳醇酯2份、醋酸丁酯5份。
改性纳米炭黑按如下工艺进行制备：按重量份将2.5份聚乙烯醇和2.5份去离子水混合均匀，升温至88℃，保温35min，然冷却至室温，加入3.5份炭黑和3份双氧水，用质量百分数为5％的氢氧化钠溶液调节pH至11.8，然后升温至55℃，超声分散8.5h得到物料a；将物料a升温至82℃，加入质量百分数为39％的浓盐酸溶液调节pH至1.5，然后滴加4份乙醛溶液，静置1.5h，抽滤，洗涤，接着于52℃干燥至恒重，得到改性纳米炭黑。
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将改性纳米炭黑、硅藻土、纳米陶瓷粉、二硫化钼、改性高岭土、沉淀硫酸钡、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅置于球磨机中600r/min的速度混合球磨3.5h；
S2、将环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、氯化石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、硅烷偶联剂KH-550、十二碳醇酯和醋酸丁酯加入到搅拌罐中，升温至52℃，搅拌55min，再将S1经球磨混合后的物料投入搅拌罐中，升温至58℃，搅拌4.5h，冷却至室温得到高韧性耐热耐酸复合材料。
实施例5
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料，其原料按重量份包括：环氧树脂32份、丙烯酸树脂8份、氨基树脂7份、聚乙烯4份、氯化石蜡3份、硬脂酸丁酯2份、改性纳米炭黑15份、硅藻土2份、纳米陶瓷粉3.5份、二硫化钼1.5份、改性高岭土3份、沉淀硫酸钡3份、氧化5份、沸石粉3份、纳米氧化铝4份、纳米二氧化钛4份、金红石型纳米二氧化硅3份、聚乙烯醇3.5份、二甲基硅油4份、硅烷偶联剂KH-550 2份、十二碳醇酯4份、醋酸丁酯3份。
改性纳米炭黑按如下工艺进行制备：按重量份将3.5份聚乙烯醇和1.5份去离子水混合均匀，升温至92℃，保温25min，然冷却至室温，加入4.5份炭黑和2份双氧水，用质量百分数为7％的氢氧化钠溶液调节pH至11.2，然后升温至65℃，超声分散7.5h得到物料a；将物料a升温至88℃，加入质量百分数为36％的浓盐酸溶液调节pH至2.5，然后滴加3份乙醛溶液，静置2.5h，抽滤，洗涤，接着于48℃干燥至恒重，得到改性纳米炭黑。
本发明提出的一种高韧性耐热耐酸复合材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、将改性纳米炭黑、硅藻土、纳米陶瓷粉、二硫化钼、改性高岭土、沉淀硫酸钡、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅置于球磨机中700r/min的速度混合球磨2.5h；
S2、将环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、氯化石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、硅烷偶联剂KH-550、十二碳醇酯和醋酸丁酯加入到搅拌罐中，升温至58℃，搅拌35min，再将S1经球磨混合后的物料投入搅拌罐中，升温至72℃，搅拌3.5h，冷却至室温得到高韧性耐热耐酸复合材料。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂15-35份、丙烯酸树脂5-15份、氨基树脂2-8份、聚乙烯3-6份、氯化石蜡1-4份、硬脂酸丁酯1-4份、改性纳米炭黑8-16份、硅藻土1-4份、纳米陶瓷粉2-4份、二硫化钼1-3份、改性高岭土1-4份、沉淀硫酸钡2-5份、氧化锌3-6份、沸石粉2-5份、纳米氧化铝2-5份、纳米二氧化钛3-6份、金红石型纳米二氧化硅1-4份、聚乙烯醇3-5份、二甲基硅油2-5份、硅烷偶联剂KH-550 1-4份、十二碳醇酯1-5份、醋酸丁酯2-6份。
2.根据权利要求1所述的高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，改性纳米炭黑按如下工艺进行制备：将聚乙烯醇和去离子水混合均匀，升温至85-95℃，保温，然冷却至室温，加入炭黑和双氧水，用氢氧化钠溶液调节pH至11.0-12.0，然后升温至50-70℃，超声分散得到物料a；将物料a升温至80-90℃，加入浓盐酸溶液调节pH至1-3，然后滴加乙醛溶液，静置，抽滤，洗涤，干燥至恒重，得到改性纳米炭黑。
3.根据权利要求1或2所述的高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，改性纳米炭黑的制备工艺中，聚乙烯醇、去离子水、炭黑、双氧水和乙醛溶液的重量比为2-4：1-3：3-5：1-4：2-5。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，改性纳米炭黑的制备工艺中，氢氧化钠溶液的质量百分数为4-8％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，改性纳米炭黑的制备工艺中，浓盐酸溶液的质量百分数为35-40％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂18-32份、丙烯酸树脂8-12份、氨基树脂3-7份、聚乙烯4-5份、氯化石蜡2-3份、硬脂酸丁酯2-3份、改性纳米炭黑9-15份、硅藻土2-3份、纳米陶瓷粉2.5-3.5份、二硫化钼1.5-2.5份、改性高岭土2-3份、沉淀硫酸钡3-4份、氧化锌4-5份、沸石粉3-4份、纳米氧化铝3-4份、纳米二氧化钛4-5份、金红石型纳米二氧化硅2-3份、聚乙烯醇3.5-4.5份、二甲基硅油3-4份、硅烷偶联剂KH-550 2-3份、十二碳醇酯2-4份、醋酸丁酯3-5份。
7.根据权利要求1-6任一项所述的高韧性耐热耐酸复合材料，其特征在于，其原料按重量份包括：环氧树脂25份、丙烯酸树脂10份、氨基树脂5份、聚乙烯4.5份、氯化石蜡2.5份、硬脂酸丁酯2.5份、改性纳米炭黑12份、硅藻土2.5份、纳米陶瓷粉3份、二硫化钼2份、改性高岭土2.5份、沉淀硫酸钡3.5份、氧化锌4.5份、沸石粉3.5份、纳米氧化铝3.5份、纳米二氧化钛4.5份、金红石型纳米二氧化硅2.5份、聚乙烯醇4份、二甲基硅油3.5份、硅烷偶联剂KH-5502.5份、十二碳醇酯3份、醋酸丁酯4份。
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的高韧性耐热耐酸复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将改性纳米炭黑、硅藻土、纳米陶瓷粉、二硫化钼、改性高岭土、沉淀硫酸钡、氧化锌、沸石粉、纳米氧化铝、纳米二氧化钛和金红石型纳米二氧化硅置于球磨机中进行混合球磨；
S2、将环氧树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、聚乙烯、氯化石蜡、硬脂酸丁酯、聚乙烯醇、二甲基硅油、硅烷偶联剂KH-550、十二碳醇酯和醋酸丁酯加入到搅拌罐中，升温至50-60℃再持续搅拌，再将S1经球磨混合后的物料投入搅拌罐中，升温至55-75℃再持续搅拌，冷却至室温得到高韧性耐热耐酸复合材料。
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