CN115124815A - 一种绝缘型纳米陶瓷复合体及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种绝缘型纳米陶瓷复合体及其制备方法，该复合体包括如下成分：环氧树脂、玻璃纤维、纳米陶瓷、抗静电剂、固化剂、抗氧剂、阻燃剂。所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，具有质轻、隔热等特点，所述阻燃剂为聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土，该阻燃剂结合了磷系阻燃剂和硅系阻燃剂的优势，聚磷酸酯共聚物和膨润土协同提高了复合体的阻燃性能，同时均匀分散于复合体中的膨润土还提高了复合体的力学性能。

Description

一种绝缘型纳米陶瓷复合体及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷材料技术领域，尤其涉及一种绝缘型纳米陶瓷复合体及其制备方法。
背景技术
电气设备用绝缘材料是电气设备中使带电体与其他部分隔离的材料，或者把电势不同的带电部分隔离开，阻止电流通过的材料。因此绝缘材料首先应具有较高的绝缘电阻和耐压强度，并能避免发生漏电、击穿等事故；其次耐热性能要好，避免因长期过热而老化变质；此外，还应具有良好的导热性、耐潮防雷性和较高的机械强度及工艺加工方便等特点。
陶瓷材料作为材料的三大支柱之一，在日常生活及工业生产中起着举足轻重的作用。陶瓷作为电气设备中常用的固态绝缘材料，具有硬度高、耐高温、耐磨损、耐腐蚀以及导热性能好等优点，得到了广泛的应用。但由于传统陶瓷材料质地较脆，韧性、强度较差因而使其应用受到了较大的限制。随着纳米技术的广泛应用，纳米陶瓷随之产生，正好克服了陶瓷材料的上述缺陷，使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性，其优良的耐高温、耐磨、拉弯强度、断裂韧性、化学稳定性、抗腐蚀性、电绝缘性能使其在切削工具、轴承、发动机部件等诸多方面都有广泛应用，并在许多超高温、强腐蚀等苛刻环境下起着其他材料不可替代的作用，具有广阔的应用前景。
CN111944296A公开了一种纳米陶瓷/PC复合材料及其制备方法，所述复合材料是在PC材料已有的优异性能基础上，结合经表面改性剂改性的纳米陶瓷材料，和其他助剂共同作用下，经密炼、破碎、造粒等步骤，得到最终产品。本发明采用表面改性剂对纳米陶瓷进行改性，降低了陶瓷粉的团聚现象，提高陶瓷的均匀分散性；将改性的纳米陶瓷应用在PC材料中得到纳米陶瓷/PC复合材料，明显提高PC材料的导热性、绝缘性和其他力学性能，拓宽了PC材料的应用领域，同时本发明所述复合材料的生产工艺简单，操作过程简便，产品质优价廉，使用安全环保，具有较高的工业价值和市场竞争力。但是当其用于高温环境中时仍具有容易燃烧的缺陷。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种综合性能好的纳米陶瓷复合体。
为实现上述目的，本发明提供了一种纳米陶瓷复合体，通过在质轻、绝缘、多孔的纳米二氧化硅陶瓷中加入绝缘性的环氧树脂、玻璃纤维进一步提高复合体的绝缘性能，通过添加聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土，提高了复合体的阻燃性的同时还提高了其力学性能。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种绝缘型纳米陶瓷复合体，包括以下组分：环氧树脂、玻璃纤维、纳米陶瓷、抗静电剂、固化剂、抗氧剂、阻燃剂。
优选的，所述绝缘型纳米陶瓷复合体，包括以下重量份的组分：30-80份环氧树脂、5-15份玻璃纤维、10-30份纳米陶瓷、1-5份抗静电剂、10-30份固化剂、1-5份抗氧剂、1-5份阻燃剂。
优选的，所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型树脂、酚醛环氧树脂中的一种。
优选的，所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，其制备方法如下：将纳米二氧化硅浆料经研磨、发泡、干燥、烧结得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
进一步优选的，所述多孔纳米二氧化硅陶瓷的其制备方法如下：
(1)将纳米二氧化硅分散于水中得到纳米二氧化硅浆料；
(2)将纳米二氧化硅浆料放入尼龙球磨罐中，加入氧化锆球以200-400r/min的速率研磨3-4h得到球磨二氧化硅浆液；
(3)将0.5-1.5g脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠、80-120mL水混合后以200-400r/min的搅拌速度搅拌2-3h得到脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠溶液；
(4)将球磨二氧化硅浆液加入到脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；以1500-2500r/min的搅拌速度搅拌5-15min得到纳米二氧化硅泡沫液；
(5)将纳米二氧化硅泡沫液在40-60℃下干燥10-12h后转移至坩埚中，在1000-1500℃下烧结2-3h后自然冷却至室温得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
优选的，所述纳米二氧化硅的粒径为300-500nm；纳米二氧化硅浆料与氧化锆球的质量比为1:2-3。
多孔纳米二氧化硅陶瓷相较于纳米二氧化硅陶瓷，其内部存在大量的气孔，具有更佳的隔热和耐高温等优异性能，脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠通过静电吸附作用将其吸附在二氧化硅颗粒表面，疏水端暴露在外面，导致二氧化硅颗粒发生疏水改性。脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠的存在降低了体系的表面张力，从而在搅拌下形成泡沫。改性二氧化硅颗粒不可逆地吸附在水/空气界面，从而起到稳定泡沫的作用。最后，形成稳定的泡沫，干燥，烧结，得到高度多孔和轻质的纳米二氧化硅陶瓷。发明人通过在多孔纳米二氧化硅陶瓷中添加具有绝缘性能的环氧树脂、玻璃纤维等填料，在进一步增强复合体绝缘性能的同时能对复合体进行增韧，有利于提高材料的综合性能。
优选的，所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺、乙氧基月桂酷胺、十八胺聚氧乙烯醚中的一种。
优选的，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂、亚磷酸酯抗氧剂、芳香胺类抗氧剂中的一种或多种。
优选的，所述固化剂为液体酸酐；进一步优选的，所述固化剂为质量比为2-4:1-3的甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐的混合物。
优选的，所述阻燃剂为聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土，其制备方法如下：
1)在N2氛围下，将55-75g季戊四醇、250-300mL 1,4-二氧六环混合后加热至80-100℃，加入20-25mL三氯氧磷；然后以1-2滴/秒的速度滴加20-25mL三氯氧磷；滴加完毕后，继续反应6-8h；冷却至室温后过滤，滤饼用正己烷、乙酸乙酯各洗涤2-3次后在80-120℃下干燥10-12h，得到磷酸酯化合物；
2)将45-56g水杨酸、30-35g磷酸酯化合物、200-300mL 75-99wt％乙醇水溶液、15-20g苯磺酸混合后加热至70-90℃反应40-48h；反应完毕后冷却至室温减压蒸除溶剂后，将固体剩余物用80-100℃水洗涤3-5次后在80-100℃下干燥10-12h后得到聚合单体；
3)在N2氛围下，取12-18g聚合单体用150mL 75-99wt％乙醇水溶液溶解；在0-5℃下以1-2滴/秒的速度滴加3-5mL三氯氧磷；滴加完毕后加入5-10mL三乙醇胺；加热至70-80℃反应3-5h后加入4-8g聚乙二醇搅拌10-20min；冷却至室温后减压蒸除溶剂得到聚磷酸酯共聚物；
4)将膨润土在200-300℃下焙烧2-4h，冷却至20-40℃后研磨，过500-600目筛，然后加入到10-20wt％硫酸溶液中加热至80-90℃反应2-4h，过滤、收集滤饼，将滤饼用水洗涤至pH为6.5-7后置于60-80℃干燥箱中干燥6-8h后得到预处理膨润土；将预处理膨润土、10-20g聚磷酸酯共聚物混合后加热至60-80℃搅拌1-2h冷却至室温得到聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土。
膨润土是一种富含镁铝的硅酸盐矿物，本发明制备的聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土阻燃剂同时具有磷系阻燃剂和硅系阻燃剂的优势，聚磷酸酯共聚物和膨润土协同提高了复合体的阻燃性能，而且聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土能很好的分散于复合体中，均匀分散的膨润土还提高了复合体的力学性能。
本发明所述的绝缘型纳米陶瓷复合体的制备方法，包括如下步骤：按配方称取各原料，将环氧树脂加热至熔融状态；加入纳米陶瓷、抗静电剂、纤维填料、抗氧剂、阻燃剂混合均匀得到混合料；加入固化剂混合均匀后在进行真空脱泡，再倒入模具中，室温下预固化1-3h，然后升温至60-90℃固化1-4h后冷却至室温脱模得到所述绝缘型纳米陶瓷复合体。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：
本发明制得的绝缘型纳米陶瓷复合体具有阻燃、抗静电、抗老化质轻、隔热、绝缘等性能，通过加入聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土，提高了复合体的阻燃性能，该阻燃剂能很好的分散于基体材料中，均匀分散的膨润土还提高了复合体的力学性能。
具体实施方式
为免赘述，以下实施例中用到的物品若无特别说明则均市售产品，用到的方法若无特别说明则均为常规方法。
本发明所用部分原料来源如下：
双酚A型环氧树脂，粘度为10000-18000mPa·s，熔点为115-120℃，密度为1.2g/cm3，南泽盛化工有限公司。
纳米二氧化硅，莫氏硬度为6，东海县富彩矿物制品有限公司。
氧化锆球，脱色率为92％，堆积密度为0.75g/cm3，强度为95，河南良友环保科技有限公司。
玻璃纤维，断裂伸长率为20％，山东泰诚纤维有限公司。
甲基四氢苯酐，密度为1.21g/cm3，闪点为136.1℃，山东鑫捷奥化工有限公司。
甲基纳迪克酸酐，密度为1.232g/mL，含量为99％，武汉斯迈克生物科技有限公司。
膨润土，粒度为400目，表观粘度为65mPa·s，灵寿县保恩矿产品加工厂。
三(2-氯乙基)磷酸酯，CAS号为115-96-8，密度为1.39g/cm3，山东齐卓新材料科技有限公司。
聚乙二醇，分子量为400，密度1.27g/cm3，山东润锦化工科技有限公司。
十八胺聚氧乙烯醚，含量为99％，总胺值为28-32mgKOH/g，型号为AC-1830，江苏省海安石油化工厂。
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠，含量为79％，pH值为6-8，济南杰维化工科技有限公司。
实施例1
一种绝缘型纳米陶瓷复合体的制备方法，包括如下步骤：
将500g双酚A型环氧树脂加热至80℃呈熔融状态；加入250g纳米陶瓷、30g十八胺聚氧乙烯醚、80g玻璃纤维、20g抗氧剂AT-10、20g阻燃剂混合均匀得到混合料；加入200g固化剂混合均匀后在进行真空脱泡，再倒入模具中，室温下预固化2h，然后升温至80℃固化3h后冷却至室温脱模得到所述绝缘型纳米陶瓷复合体。
所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，其制备方法如下：
(1)将100g纳米二氧化硅分散于300mL水中得到纳米二氧化硅浆料；
(2)将纳米二氧化硅浆料放入尼龙球磨罐中，加入800g氧化锆球以300r/min的速率研磨4h得到球磨二氧化硅浆液；
(3)将1.2g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、100mL水混合后以300r/min的搅拌速度搅拌2h得到脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠溶液；
(4)将球磨二氧化硅浆液加入到脂肪族聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；以2000r/min的搅拌速度搅拌10min得到纳米二氧化硅泡沫液；
(5)将纳米二氧化硅泡沫液在50℃下干燥12h后转移至坩埚中，置于马弗炉中在1200℃下烧结2h后自然冷却至室温得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
所述固化剂为质量比为3:1的甲基四氢苯酐和甲基纳迪克酸酐的混合物。
所述阻燃剂为聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土，其制备方法如下：
1)在N2氛围下，将68g季戊四醇、275mL 1,4-二氧六环混合后加热至95℃，加入22.5mL三氯氧磷；然后以1滴/秒的速度滴加22.5mL三氯氧磷；滴加完毕后，继续反应8h；冷却至室温后过滤，滤饼用正己烷、乙酸乙酯各洗涤3次后在100℃下干燥12h，得到磷酸酯化合物；
2)将50g水杨酸、34g磷酸酯化合物、250mL 99wt％乙醇水溶液、18g苯磺酸混合后加热至78℃反应48h；反应完毕后冷却至室温减压蒸除溶剂后，将固体剩余物用90℃水洗涤4次后在90℃下干燥12h后得到聚合单体；
3)在N2氛围下，取15g聚合单体用150mL 99wt％乙醇水溶液溶解；在5℃下以1滴/秒的速度滴加5mL三氯氧磷；滴加完毕后加入10mL三乙醇胺；加热至78℃反应4h后加入6g聚乙二醇搅拌20min；冷却至室温后减压蒸除溶剂得到聚磷酸酯共聚物；
4)将膨润土在300℃下焙烧3h，冷却至30℃后研磨，过500目筛，然后加入到10wt％硫酸溶液中加热至80℃反应3h，过滤、收集滤饼，将滤饼用水洗涤至pH为7后置于80℃干燥箱中干燥8h后得到预处理膨润土；将预处理膨润土、15g聚磷酸酯共聚物混合后加热至80℃搅拌2h冷却至室温得到聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土。
对比例1
一种绝缘型纳米陶瓷复合体的制备方法，包括如下步骤：
将500g双酚A型环氧树脂加热至80℃呈熔融状态；加入250g纳米陶瓷、30g十八胺聚氧乙烯醚、80g玻璃纤维、20g抗氧剂AT-10、20g阻燃剂混合均匀得到混合料；加入200g固化剂混合均匀后在进行真空脱泡，再倒入模具中，室温下预固化2h，然后升温至80℃固化3h后冷却至室温脱模得到所述绝缘型纳米陶瓷复合体。
所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，其制备方法如下：
(1)将100g纳米二氧化硅分散于300mL水中得到纳米二氧化硅浆料；
(2)将纳米二氧化硅浆料放入尼龙球磨罐中，加入800g氧化锆球以300r/min的速率研磨4h得到球磨二氧化硅浆液；
(3)将1.2g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、100mL水混合后以300r/min的搅拌速度搅拌2h得到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液；
(4)将球磨二氧化硅浆液加入到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；以2000r/min的搅拌速度搅拌10min得到纳米二氧化硅泡沫液；
(5)将纳米二氧化硅泡沫液在50℃下干燥12h后转移至坩埚中，置于马弗炉中在1200℃下烧结2h后自然冷却至室温得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
所述固化剂为质量比为3:1的甲基四氢苯酐和甲基纳迪克酸酐的混合物。
所述阻燃剂为聚磷酸酯共聚物，其制备方法如下：
1)在N2氛围下，将68g季戊四醇、275mL 1,4-二氧六环混合后加热至95℃，加入22.5mL三氯氧磷；然后以1滴/秒的速度滴加22.5mL三氯氧磷；滴加完毕后，继续反应8h；冷却至室温后过滤，滤饼用正己烷、乙酸乙酯各洗涤3次后在100℃下干燥12h，得到磷酸酯化合物；
2)将50g水杨酸、34g磷酸酯化合物、250mL 99wt％乙醇水溶液、18g苯磺酸混合后加热至78℃反应48h；反应完毕后冷却至室温减压蒸除溶剂后，将固体剩余物用90℃水洗涤4次后在90℃下干燥12h后得到聚合单体；
3)在N2氛围下，取15g聚合单体用150mL 99wt％乙醇水溶液溶解；在5℃下以1滴/秒的速度滴加5mL三氯氧磷；滴加完毕后加入10mL三乙醇胺；加热至78℃反应4h后加入6g聚乙二醇搅拌20min；冷却至室温后减压蒸除溶剂得到聚磷酸酯共聚物。
对比例2
一种绝缘型纳米陶瓷复合体的制备方法，包括如下步骤：
将500g双酚A型环氧树脂加热至80℃呈熔融状态；加入250g纳米陶瓷、30g十八胺聚氧乙烯醚、80g玻璃纤维、20g抗氧剂AT-10、20g阻燃剂混合均匀得到混合料；加入200g固化剂混合均匀后在进行真空脱泡，再倒入模具中，室温下预固化2h，然后升温至80℃固化3h后冷却至室温脱模得到所述绝缘型纳米陶瓷复合体。
所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，其制备方法如下：
(1)将100g纳米二氧化硅分散于300mL水中得到纳米二氧化硅浆料；
(2)将纳米二氧化硅浆料放入尼龙球磨罐中，加入800g氧化锆球以300r/min的速率研磨4h得到球磨二氧化硅浆液；
(3)将1.2g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、100mL水混合后以300r/min的搅拌速度搅拌2h得到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液；
(4)将球磨二氧化硅浆液加入到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；以2000r/min的搅拌速度搅拌10min得到纳米二氧化硅泡沫液；
(5)将纳米二氧化硅泡沫液在50℃下干燥12h后转移至坩埚中，置于马弗炉中在1200℃下烧结2h后自然冷却至室温得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
所述固化剂为质量比为3:1的甲基四氢苯酐和甲基纳迪克酸酐的混合物。
所述阻燃剂为磷酸酯化合物，其制备方法如下：
1)在N2氛围下，将68g季戊四醇、275mL 1,4-二氧六环混合后加热至95℃，加入22.5mL三氯氧磷；然后以1滴/秒的速度滴加22.5mL三氯氧磷；滴加完毕后，继续反应8h；冷却至室温后过滤，滤饼用正己烷、乙酸乙酯各洗涤3次后在100℃下干燥12h，得到磷酸酯化合物。
对比例3
一种绝缘型纳米陶瓷复合体的制备方法，包括如下步骤：
将500g双酚A型环氧树脂加热至80℃呈熔融状态；加入250g纳米陶瓷、30g十八胺聚氧乙烯醚、80g玻璃纤维、20g抗氧剂AT-10、20g阻燃剂混合均匀得到混合料；加入200g固化剂混合均匀后在进行真空脱泡，再倒入模具中，室温下预固化2h，然后升温至80℃固化3h后冷却至室温脱模得到所述绝缘型纳米陶瓷复合体。
所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，其制备方法如下：
(1)将100g纳米二氧化硅分散于300mL水中得到纳米二氧化硅浆料；
(2)将纳米二氧化硅浆料放入尼龙球磨罐中，加入800g氧化锆球以300r/min的速率研磨4h得到球磨二氧化硅浆液；
(3)将1.2g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、100mL水混合后以300r/min的搅拌速度搅拌2h得到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液；
(4)将球磨二氧化硅浆液加入到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；以2000r/min的搅拌速度搅拌10min得到纳米二氧化硅泡沫液；
(5)将纳米二氧化硅泡沫液在50℃下干燥12h后转移至坩埚中，置于马弗炉中在1200℃下烧结2-3h后自然冷却至室温得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
所述固化剂为质量比为3:1的甲基四氢苯酐和甲基纳迪克酸酐的混合物。
所述阻燃剂为三(2-氯乙基)磷酸酯。
测试例1
介电性能的测试：低频介电性能测试采用Agilent HP4294B交流阻抗分析仪进行测试，测试频率范围0-100MHz。测试原理为平行板电容器。室温测试，将待测样品上下表面涂覆银浆，在80℃烘箱中干燥后测试。通过电容与介电常数换算得到介电常数值，换算公式如下所示为εr＝(C×d)/(S×ε0)。其中εr为样品介电常数，C为样品测试所得电容值，d为样品厚度，ε0为真空介电常数，通常取值为8.85×10-12F/m，S为样品面积。高频介电性能采用Agilent HP8722ET矢量网络分析仪进行测试。采用谐振腔法及带状线法对材料进行测试，高频介电性能以及微波介电性能均指在10GHz频率附近测得数据。测试实施例1制得的绝缘型纳米陶瓷复合体介电常数为22.6，该复合体具有较高的介电常数，具有较好的绝缘性能。
测试例2
垂直燃烧测试：将实施例1、对比例1-3制备的绝缘型纳米陶瓷复合体裁剪成尺寸为130mm×12.5mm×3mm的条状，以GB/T2408-2021《塑料燃烧性能的测定水平法和垂直法》为测试标准，每组样条测试5个样品，将火焰移至待测样品下端点火10s，移除火焰，若样品在30s内熄灭，则重新点燃样品，观察样品的燃烧情况并记录样品持续燃烧的时间，根据记录的测试结果判断其垂直燃烧等级。垂直燃烧测试主要观察的是在10s或者30s内试样是否自熄、燃烧过程是否有滴落产生。垂直试样在10s内停止燃烧；且无滴落产生，即达到UL94-V0级；样条点燃后在燃烧30s内熄灭且燃烧过程中没有聚合物熔滴产生，则为UL94-V1级；样条点燃后在燃烧30s内熄灭且燃烧过程中有熔滴产生，则属于UL94-V2等级。
极限氧指数测试：将实施例1、对比例1-3制得的绝缘型纳米陶瓷复合体裁剪成成尺寸为120mm×6.5mm×3mm的条状，用极限氧指数测试仪测试复合材料的极限氧指数，测试方法为在样条的50mm处划线标记，然后将样条放入燃烧筒内，将样条的一端点燃，记录样条的燃烧时间和位置，如此反复操作，直至燃烧时间为3min时刚好燃烧到50mm处，记录此时的LOI数值，测试结果如表1所示：
表1：绝缘型纳米陶瓷复合体阻燃性能测试结果
垂直燃烧等级 LOI(％)
实施例1 V0 33.2
对比例1 V1 31.5
对比例2 V1 27.6
对比例3 V1 26.4
从表1中的实验数据可知，实施例1制得的绝缘陶瓷复合体具有最好的阻燃性能，而实施例1与其它对比例的区别在于添加了阻燃剂聚磷酸酯共聚物接枝的膨润土，可能的原因是该阻燃剂结合了磷系阻燃剂和硅系阻燃剂的优势，聚磷酸酯共聚物和膨润土的协同提高了复合体的阻燃性能。
测试例3
力学性能的测定：
冲击强度测定：将实施例1、对比例1-3制得的绝缘型纳米陶瓷复合体按照按照GB/T1043.1-2008《塑料简支梁冲击性能的测定第1部分：非仪器化冲击试验》的要求在XJJD-5型冲击试验机上进行冲击强度测定，试样规格为80mm×10mm×4mm，每组3个试样，试样为无缺口试样，无缺口试样冲击强度计算公式为acU＝Ec/h·b×103，Ec为已修正的试样破坏时吸收的能力，单位焦耳(J)；h为试样厚度，单位毫米(mm)；b为试样宽度，单位毫米(mm)。测试结果如表2所示：
弯曲强度的测定：测试方法为将实施例1、对比例1-3制得的绝缘型纳米陶瓷复合体样品重新粉碎，然后在平板热压机上通过模具热压成型，热压的参数设定：温度：190℃，压力：8Mpa，时间：10min，模具的尺寸为50mm×50mm×2mm，弯曲测试的速率为20mm/min，然后再将热压成型的板材切割成所需的试样尺寸，弯曲性能按照GB/T9341-2008《塑料弯曲性能的测定》测试，一组试样6个，测试结果取平均值。
测试结果如表2所示：
表2：绝缘型纳米陶瓷复合体的力学测试结果
冲击强度(kJ/m<sup>2</sup>) 弯曲强度(Mpa)
实施例1 10.35 79.23
对比例1 8.82 73.35
对比例2 9.23 75.42
对比例3 6.79 61.37
从表2的实验数据可以看出，实施例1制得的绝缘型纳米陶瓷复合体具有最好的力学性能，可能的原因是聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土能很好的分散于复合体中，均匀分散的膨润土提高了复合体的力学性能。

Claims (10)

1.一种绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于，包括如下组分：环氧树脂、玻璃纤维、纳米陶瓷、抗静电剂、固化剂、抗氧剂、阻燃剂。
2.如权利要求1所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于，包括如下重量份的组分：30-80份环氧树脂、5-15份玻璃纤维、10-30份纳米陶瓷、1-5份抗静电剂、10-30份固化剂、1-5份抗氧剂、1-5份阻燃剂。
3.如权利要求1或2所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于：所述环氧树脂为双酚A型环氧树脂、溴化双酚A型树脂、酚醛环氧树脂中的一种。
4.如权利要求1或2所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于，所述纳米陶瓷为多孔纳米二氧化硅陶瓷，其制备方法如下：将纳米二氧化硅浆料经研磨、发泡、干燥、烧结得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
5.如权利要求4所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于，所述多孔纳米二氧化硅陶瓷的制备方法如下：
(1)将纳米二氧化硅分散于水中得到纳米二氧化硅浆料；
(2)将纳米二氧化硅浆料放入尼龙球磨罐中，加入氧化锆球以200-400r/min的速率研磨3-4h得到球磨二氧化硅浆液；
(3)将0.5-1.5g脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、80-120mL水混合后以200-400r/min的搅拌速度搅拌2-3h得到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液；
(4)将球磨二氧化硅浆液加入到脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠溶液中；以1500-2500r/min的搅拌速度搅拌5-15min得到纳米二氧化硅泡沫液；
(5)将纳米二氧化硅泡沫液在40-60℃下干燥10-12h后转移至坩埚中，在1000-1500℃下烧结2-3h后自然冷却至室温得到多孔纳米二氧化硅陶瓷。
6.如权利要求5所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于：所述纳米二氧化硅的粒径为300-500nm；纳米二氧化硅浆料与氧化锆球的质量比为1:2-3。
7.如权利要求1或2所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于：所述抗静电剂为乙氧基化脂肪族烷基胺、乙氧基月桂酷胺、十八胺聚氧乙烯醚中的一种。
8.如权利要求1或2所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于：所述固化剂为质量比为2-4:1-3的甲基四氢苯酐、甲基纳迪克酸酐的混合物。
9.如权利要求1或2所述的绝缘型纳米陶瓷复合体，其特征在于，所述阻燃剂为聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土，其制备方法如下：
1)在N2氛围下，将55-75g季戊四醇、250-300mL 1,4-二氧六环混合后加热至80-100℃，加入20-25mL三氯氧磷；然后以1-2滴/秒的速度滴加20-25mL三氯氧磷；滴加完毕后，继续反应6-8h；冷却至室温后过滤，滤饼用正己烷、乙酸乙酯各洗涤2-3次后在80-120℃下干燥10-12h，得到磷酸酯化合物；
2)将45-56g水杨酸、30-35g磷酸酯化合物、200-300mL 75-99wt％乙醇水溶液、15-20g苯磺酸混合后加热至70-90℃反应40-48h；反应完毕后冷却至室温减压蒸除溶剂后，将固体剩余物用80-100℃水洗涤3-5次后在80-100℃下干燥10-12h后得到聚合单体；
3)在N2氛围下，取12-18g聚合单体用150mL 75-99wt％乙醇水溶液溶解；在0-5℃下以1-2滴/秒的速度滴加3-5mL三氯氧磷；滴加完毕后加入5-10mL三乙醇胺；加热至70-80℃反应3-5h后加入4-8g聚乙二醇搅拌10-20min；冷却至室温后减压蒸除溶剂得到聚磷酸酯共聚物；
4)将膨润土在200-300℃下焙烧2-4h，冷却至20-40℃后研磨，过500-600目筛，然后加入到10-20wt％硫酸溶液中加热至80-90℃反应2-4h，过滤、收集滤饼，将滤饼用水洗涤至pH为6.5-7后置于60-80℃干燥箱中干燥6-8h后得到预处理膨润土；将预处理膨润土、10-20g聚磷酸酯共聚物混合后加热至60-80℃搅拌1-2h冷却至室温得到聚磷酸酯共聚物接枝改性膨润土。
10.如权利要求1-9任一项所述绝缘型纳米陶瓷复合体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：按配方称取各原料，将环氧树脂加热至熔融状态；加入纳米陶瓷、抗静电剂、纤维填料、抗氧剂、阻燃剂混合均匀得到混合料；加入固化剂混合均匀后在进行真空脱泡，再倒入模具中，室温下预固化1-3h，然后升温至60-90℃固化1-4h后冷却至室温脱模得到所述绝缘型纳米陶瓷复合体。
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