[发明专利]一种液晶环氧树脂/蒙脱土复合材料及其制备方法

说明书

一种液晶环氧树脂/蒙脱土复合材料及其制备方法，该复合材料由液晶环氧树脂和有机化改性蒙脱土固化复合而成。该复合材料的制备方法为：(一)按摩尔比，有机蒙脱土(M‑clay)中的羧基官能团：液晶环氧树脂中的环氧基团＝1：(1～2)称量原料，向M‑clay溶液中加入的液晶环氧树脂溶液，超声分散0.5～3h后，加入催化量的正四丁基溴化铵，升温至70～90℃反应5～7h；(二)按液晶环氧树脂/蒙脱土复合材料的原料配比，将液晶接枝蒙脱土‑溶剂淤浆加入液晶环氧树脂中，减压脱除溶剂，加入固化剂，升温至50～70℃，搅拌脱气，浇注至模具中固化。该复合材料具有高强度，高韧性的优点，同时提高了阻隔性能，尺寸稳定性以及阻燃性能。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及一种液晶环氧树脂/蒙脱土复合材料及其制备方法。

背景技术

现如今，聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料中，基体分为热固性和热塑性，在热固性树脂中，环氧树脂具有良好的力学性能、介电性能、粘结性能、耐化学腐蚀性能，并且其稳定性强，收缩率小，广泛应用于机械、电子、航空、航天、化工、交通运输、建筑等多个领域，应用范围十分广泛。但是单纯的环氧树脂固化物也存在着脆性大、韧性差、易开裂的缺点，因而限制了它在一些特殊领域的使用。为了解决这一问题，目前已经有诸多研究是对环氧树脂进行改性，基本上为橡胶类弹性体改性，热塑性树脂改性、互穿网络改性、无机纳米材料改性和纤维改性等。但以上改性方法在提高环氧树脂韧性的同时均导致了模量，强度，耐热性，加工性能等其他方面性能的下降。

近年来，利用合成含刚棒状(rigid rod)液晶基元的环氧化合物，即液晶环氧树脂(LCER)，在其固化反应过程中，液晶易自发或沿外场方向取向，增加体系的有序度，并且可以通过固化反应使这种有序不可逆的固定下来，形成局部有序的自增强结构，从而改善固化物的韧性，并赋予材料一些新的机械、热、光电等性能。为了获得高度有序结构的液晶环氧树脂固化物，液晶环氧树脂固化反应要在液晶相温度区间的低端进行，固化反应温度过高会导致反应速率加快，使分子链来不及充分调整形成有序排列，降低体系的有序度，最终影响到材料的性能。

由此可见，液晶环氧树脂结合了液晶有序和网络交联的特点，具有强度高、模量大、耐高温以及线膨胀系数小的特点，因此液晶环氧树脂改性的环氧树脂复合材料有望在高性能树脂复合材料、特种涂料、电子包封材料和非线性光学材料中得到广泛的应用。

蒙脱土是一种天然的无机纳米填充材料，具有独特的层状硅酸盐结构。蒙脱土属于2:1型三层结构的黏土矿物，其单位晶胞有两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体组成，四面体和八面体之间通过共用氧原子相连，形成了厚0.96nm，宽度与厚度比约100～1000，高度有序的准二维晶片，其晶胞平行叠置，多个这样的晶片自发层叠堆积，形成了蒙脱土颗粒。

目前，对环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的研究是将纳米级蒙脱土均匀分散在环氧树脂基体中，利用蒙脱土大的表面积产生的表面效应和界面效应，提高环氧树脂的力学性能、耐热性能和阻隔性能。

现有技术中，沈敏敏等对液晶环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和固化反应动力学进行了研究，其用带有介晶基元的联苯二酚二缩水甘油醚(BP)、4-氨基苯基磺酰胺(SAA)和有机化蒙脱土(93A)采用浇铸成模固化成型的方法制备出液晶环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料，WRXD表明93A含量为2％时可以形成剥离型纳米材料，10％形成插层性纳米材料，5％时形成剥离和插层混合型的纳米材料。蒙脱土的加入阻碍了液晶相的形成和液晶有序微区的排列，同时粘度增加，减小了反应基团的碰撞几率，增加了反应难度，使反应活化能增加(参考文献：沈敏敏，吕满庚，陈用烈，哈成勇.液晶环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和固化反应动力学研究[J].高分子学报，2005，(2)：231～235)。

发明内容

本发明的目的是提供一种液晶环氧树脂/蒙脱土复合材料及其制备方法，该复合材料具有高强度，高韧性的优点，同时提高了阻隔性能，尺寸稳定性以及阻燃性能。