一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分：液体环氧树脂60?80份，环氧树脂活性稀释剂2?4份，金属铅增韧的氧化铅陶瓷3?6份，桐油5?10份，木质素3?6份，聚酰胺10?20份，硅藻土1?3份，玻璃纤维粉3?5份，偶联剂1?1.5份，固化促进剂1?2份；其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 10?60％，Pb3O4 40?90％。本发明还公开了该高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法。本发明制得的树脂基复合材料强度大、耐磨，耐高温性能优异，无毒环保，且制备方法简单，工艺条件温和，生产成本低。
【专利说明】
一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料及其制备方法
技术领域
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[0001]本发明涉及复合材料领域，具体的涉及一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。【背景技术】:
[0002]环氧树脂是一类重要的热固性树脂，是聚合物复合材料中应用最广泛的基体树月旨。环氧树脂具有优异的粘结性能、电绝缘性能、化学稳定性能，以及收缩率低、易加工成型和成本低廉等优点，在胶黏剂、电子仪表、轻工、建筑、机械、航天航空、涂料、电子电气绝缘材料及先进复合材料等领域得到广泛应用。
[0003]环氧树脂固化后存在内应力大、质脆，耐冲击性、耐开裂性和耐湿热性较差等缺点，在很大程度上限制了它在某些高科技领域的应用。近年来，结构粘结材料、封装材料、纤维增强材料、层压板、集成电路等方面要求环氧树脂具有更好的综合性能，故对环氧树脂的改性已成为一个研究热点。
[0004]中国专利(201010584853.6)公开了一种耐磨损环氧胶，其采用纳米橡胶粒子改性双酚F环氧树脂，得到的环氧树脂具有很好的韧性和抗冲击效果，但是其耐磨性较差，且橡胶粒子添加量大。
【发明内容】
:
[0005]本发明的目的是提供一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，该复合材料耐磨性好，强度大，无毒环保。
[0006]本发明的另一个目的是提供该高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法。
[0007]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0008]—种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0009]液体环氧树脂60-80份，
[0010]环氧树脂活性稀释剂2-4份，
[0011]金属铅增韧的氧化铅陶瓷3-6份，[0〇12] 桐油5-10份，木质素3-6份，
[0013] 聚酰胺10-20份，娃藻土卜3份，[〇〇14]玻璃纤维粉3-5份，偶联剂1-1.5份，
[0015]固化促进剂1-2份；[〇〇16] 其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 10-60%，Pb3〇4 40-90%。
[0017]作为上述技术方案的优选，一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0018]液体环氧树脂80份，
[0019]环氧树脂活性稀释剂3份，
[0020]金属铅增韧的氧化铅陶瓷5份，
[0021]桐油10份，木质素5份，[〇〇22]聚酰胺15份，硅藻土 2份，[〇〇23]玻璃纤维粉4份，偶联剂1份，[〇〇24]固化促进剂1份；[〇〇25] 其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 20%，Pb3〇4 80%。。
[0026]作为上述技术方案的优选，所述偶联剂为含环氧基官能团的硅烷偶联剂。
[0027]作为上述技术方案的优选，所述固化促进剂为环氧固化咪唑类促进剂。
[0028] —种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法，包括以下步骤:[〇〇29](1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备[〇〇3〇] a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加0_5wt %的去离子水，搅拌20-30min，研磨均匀，得到混合粉末A;[〇〇31] b)将步骤a)得到的混合粉末在7-35MPa下预压制5-10min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加〇_5wt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;[〇〇32] c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，以0.l_0.5MPa/s的加压速率加压至2-15MPa，保压3-10min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
[0033]d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入烧结炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯加热至300-380 °C，保温30-60min，然后进行升温烧结:继续加热至460-620 °C，保温30-120min，最后冷却:以45-60°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；
[0034](2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶瓷、木质素、硅藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在3000-5000r/min下搅拌20-50min，然后在 500-1000W的功率下超声l-3h，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅拌混合均匀，得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。[〇〇35]作为上述技术方案的优选，步骤c)中，所述混合粉末B加压之前先在7_15MPa下预压制 2-lOmin。
[0036]作为上述技术方案的优选，步骤d)中所述烧结炉为常规马弗炉或微波加热炉。
[0037]作为上述技术方案的优选，当烧结炉使用常规马弗炉时，液相烧结的加热速率为 5-20 °C/min。
[0038]作为上述技术方案的优选，当烧结炉使用微波加热炉时，液相烧结的加热速率为 40-150 °C/min。
[0039]与现有技术相比，本发明具有以下优点:
[0040]本发明在树脂基体中添加适量的金属铅增韧的氧化铅陶瓷，其具有一定的陶瓷材料性能和一定的金属韧性，具有优异的耐磨性能和弯曲性能，大大提高了复合材料的冲击韧性和耐磨性；[〇〇41]此外，本发明还在树脂基体中添加适量的木质素、硅藻土、玻璃纤维粉，得到的复合材料力学性能好，无毒环保。【具体实施方式】:[〇〇42]为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明构成任何的限定。
[0043]实施例1
[0044]—种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:
[0045]液体环氧树脂60份，
[0046]环氧树脂活性稀释剂2份，[〇〇47]金属铅增韧的氧化铅陶瓷3份，[〇〇48]桐油5份，木质素3份，[〇〇49]聚酰胺10份，硅藻土1份，[〇〇5〇]玻璃纤维粉3份，偶联剂1份，
[0051]固化促进剂1份；[〇〇52] 其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 10%，Pb3〇4 90%。[〇〇53]其制备方法包括以下步骤:[〇〇54](1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备[〇〇55] a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加lwt %的去离子水，搅拌20min，研磨均匀，得到混合粉末A;[〇〇56] b)将步骤a)得到的混合粉末在7MPa下预压制5min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加lwt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;[0〇57] c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在7MPa下预压制2min，以 0.1MPa/s的加压速率加压至2MPa，保压3min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
[0058]d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入微波加热炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以40°C/min的加热速率加热至300°C，保温30min，然后进行升温烧结:继续加热至460°C，保温30min，最后冷却:以45°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；
[0059](2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶瓷、木质素、硅藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在3000r/min下搅拌20min，然后在500W的功率下超声lh，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅拌混合均匀，得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。
[0060]实施例2
[0061]—种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:[〇〇62]液体环氧树脂80份，[〇〇63]环氧树脂活性稀释剂4份，[〇〇64]金属铅增韧的氧化铅陶瓷6份，[〇〇65]桐油10份，木质素6份，[〇〇66]聚酰胺20份，硅藻土3份，[〇〇67]玻璃纤维粉5份，偶联剂1.5份，[〇〇68]固化促进剂2份；[〇〇69] 其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 60%，Pb3〇4 40%。[〇〇7〇]其制备方法包括以下步骤:
[0071](1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备[〇〇72] a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加5wt %的去离子水，搅拌30min，研磨均匀，得到混合粉末A;[〇〇73] b)将步骤a)得到的混合粉末在35MPa下预压制lOmin，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加5wt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;[0〇74] c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在15MPa下预压制lOmin，以 0.5MPa/s的加压速率加压至15MPa，保压3-10min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
[0075]d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入微波加热炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以150°C/min的加热速率加热至380°C，保温60min，然后进行升温烧结:继续加热至620°C，保温120min，最后冷却:以60°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；
[0076](2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶瓷、木质素、硅藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在5000r/min下搅拌50min，然后在1000W的功率下超声3h，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅拌混合均匀， 得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。
[0077]实施例3
[0078]—种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:[〇〇79]液体环氧树脂65份，[〇〇8〇]环氧树脂活性稀释剂2.5份，[0081 ]金属铅增韧的氧化铅陶瓷4份，[〇〇82]桐油6份，木质素4份，[〇〇83]聚酰胺12份，硅藻土 1.5份，[〇〇84]玻璃纤维粉3.5份，偶联剂1.1份，[〇〇85]固化促进剂1.2份；[〇〇86] 其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 20%，Pb3〇4 80%。[〇〇87]其制备方法包括以下步骤:[〇〇88](1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备[〇〇89] a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加2wt %的去离子水，搅拌25min，研磨均匀，得到混合粉末A;
[0090]b)将步骤a)得到的混合粉末在12MPa下预压制6min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加2wt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;
[0091]c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在llMPa下预压制4min，以 0.2MPa/s的加压速率加压至6MPa，保压5min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
[0092]d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入微波加热炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以l〇〇°C/min的加热速率加热至320°C，保温40min，然后进行升温烧结:继续加热至500°C，保温50min，最后冷却:以50°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；
[0093](2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶瓷、木质素、硅藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在3500r/min下搅拌30min，然后在600W的功率下超声1.5h，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅拌混合均匀， 得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。
[0094]实施例4
[0095]—种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:[〇〇96]液体环氧树脂70份，[〇〇97]环氧树脂活性稀释剂3份，[〇〇98]金属铅增韧的氧化铅陶瓷5份，
[0099]桐油7份，木质素5份，
[0100]聚酰胺14份，硅藻土2份，[0101 ]玻璃纤维粉4份，偶联剂1.2份，
[0102]固化促进剂1.4份；[〇1〇3]其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 30%，Pb3〇4 70%。
[0104]其制备方法包括以下步骤:
[0105](1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备
[0106]a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加3wt %的去离子水，搅拌20min，研磨均匀，得到混合粉末A;[〇1〇7] b)将步骤a)得到的混合粉末在22MPa下预压制7min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加3wt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;[〇1〇8] c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在lOMPa下预压制6min，以 0.4MPa/s的加压速率加压至lOMPa，保压7min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
[0109]d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入常规马弗炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以5°C/min的加热速率加热至340°C，保温50min，然后进行升温烧结:继续加热至550°C，保温90min，最后冷却:以55°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；
[0110](2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶瓷、木质素、娃藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在4000r/min下搅拌40min，然后在800W的功率下超声2h，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅拌混合均匀，得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。
[0111]实施例5
[0112]—种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，以重量份计，包括以下组分:[〇113]液体环氧树脂75份，[〇114]环氧树脂活性稀释剂3.5份，
[0115]金属铅增韧的氧化铅陶瓷5.5份，[〇116]桐油8份，木质素5份，
[0117]聚酰胺18份，硅藻土2.5份，
[0118]玻璃纤维粉4.5份，偶联剂1.4份，
[0119]固化促进剂1.8份；[〇12〇] 其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 40%，Pb3〇4 60%。
[0121]其制备方法包括以下步骤:
[0122](1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备
[0123]a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加4.5wt %的去离子水，搅拌30min，研磨均匀，得到混合粉末A;
[0124]b)将步骤a)得到的混合粉末在30MPa下预压制8min，将压制所得粉末坯研磨成粉末，再添加4wt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;[〇125] c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，先在llMPa下预压制8min，以 0.4MPa/s的加压速率加压至12MPa，保压9min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；
[0126]d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入常规马弗炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷压坯以20°C/min的加热速率加热至370°C，保温55min，然后进行升温烧结:继续加热至600°C，保温lOOmin，最后冷却:以60°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；
[0127](2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶瓷、木质素、娃藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在4500r/min下搅拌45min，然后在900W的功率下超声2.5h，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅拌混合均匀， 得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。
【主权项】
1.一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，其特征在于，以重量份计，包括以下组 分:液体环氧树脂60-80份，环氧树脂活性稀释剂2-4份，金属铅增韧的氧化铅陶瓷3-6份，桐油5-10份，木质素3-6份，聚酰胺10-20份，硅藻土 1-3份，玻璃纤维粉3-5份，偶联剂1-1.5份，固化促进剂1-2份；其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 10-60%，Pb3〇4 40-90%。2.如权利要求1所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，其特征在于，以重量 份计，包括以下组分:液体环氧树脂80份，环氧树脂活性稀释剂3份，金属铅增韧的氧化铅陶瓷5份，桐油10份，木质素5份，聚酰胺15份，硅藻土 2份，玻璃纤维粉4份，偶联剂1份，固化促进剂1份；其中，金属铅增韧的氧化铅陶瓷的化学组分为Pb 20%，Pb3〇4 80%。。3.如权利要求1所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，其特征在于，所述偶 联剂为含环氧基官能团的娃烧偶联剂。4.如权利要求1所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料，其特征在于，所述固 化促进剂为环氧固化咪唑类促进剂。5.如权利要求1至4任一所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法， 其特征在于，包括以下步骤:(1)金属铅增韧氧化铅陶瓷的制备a)将Pb和Pb3〇4粉末混合，并添加0_5wt %的去离子水，搅拌20-30min，研磨均勾，得到混 合粉末A;b)将步骤a)得到的混合粉末在7-35MPa下预压制5-10min，将压制所得粉末坯研磨成粉 末，再添加〇_5wt %的去离子水，研磨均匀，得到混合粉末B;c)将步骤b)制得的混合粉末B放入金属模具中，以0.1-0.5MPa/s的加压速率加压至2-15MPa，保压3-10min，然后以0.1MPa/s的降压速率泄压，得到金属陶瓷压坯；d)将步骤c)制得的金属陶瓷压坯放入烧结炉内烧结，首先进行液相烧结:将金属陶瓷 压坯加热至300-380°C，保温30-60min，然后进行升温烧结:继续加热至460-620°C，保温30-120min，最后冷却:以45-60°C/min的降温速率冷却至室温，然后将陶瓷坯体研磨成粉末，得 到金属铅增韧的氧化铅陶瓷；(2)将液体环氧树脂、聚酰胺和桐油混合搅拌均匀，继续加入金属铅增韧的氧化铅陶 瓷、木质素、硅藻土、玻璃纤维粉和偶联剂，在3000-5000r/min下搅拌20-50min，然后在500-1000W的功率下超声l-3h，最后再进行球磨，然后加入环氧树脂活性稀释剂、固化促进剂，搅 拌混合均匀，得到高强耐磨环境友好型树脂基复合材料。6.如权利要求5所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法，其特征 在于，步骤c)中，所述混合粉末B加压之前先在7-15MPa下预压制2-10min。7.如权利要求5所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法，其特征 在于，步骤d)中所述烧结炉为常规马弗炉或微波加热炉。8.如权利要求5所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法，其特征 在于，当烧结炉使用常规马弗炉时，液相烧结的加热速率为5-20 °C /min。9.如权利要求5所述的一种高强耐磨环境友好型树脂基复合材料的制备方法，其特征 在于，当烧结炉使用微波加热炉时，液相烧结的加热速率为40_150°C/min。
【文档编号】C08L97/00GK106084655SQ201610414742
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月14日 公开号201610414742.8, CN 106084655 A, CN 106084655A, CN 201610414742, CN-A-106084655, CN106084655 A, CN106084655A, CN201610414742, CN201610414742.8
【发明人】王文庆
【申请人】东莞市联洲知识产权运营管理有限公司