[发明专利]基于硅/钛复合溶胶改性环氧树脂制备杂化材料的方法

说明书

一种基于硅/钛复合溶胶改性环氧树脂制备杂化材料的方法，包括以下步骤：(1)用带有功能基的硅烷偶联剂与正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯进行共水解制备硅/钛复合溶胶；(2)将硅/钛复合溶胶与环氧树脂脂在固化剂的作用下反应，制备环氧/硅/钛有机无机杂化材料。溶胶与环氧之间以化学键的形式结合，得到性能优异的环氧/硅/钛有机无机杂化材料。本发明所制备的环氧/硅/钛有机无机杂化材料作为复合涂料，同时具备有机树脂和无机物的优良特性，实现高分子有机物与无机相在纳米尺度上结合，使得两相之间存在较强的界面相互作用。表现为通过少量复合溶胶的加入使得环氧树脂的韧性、耐老化性能和与金属的粘结强度均得到较大提高。

技术领域

本发明涉及化学工程技术领域中有机环氧树脂与硅/钛溶胶技术领域，以及涉及一种基于硅/钛复合溶胶改性环氧树脂制备杂化材料的方法。

背景技术

环氧树脂脂具有附着力好，粘结力好等优良的特性，在涂层领域有着广泛的应用。但是传统环氧树脂脂韧性不好，耐候性差，耐腐蚀性能差。人们通过无机粒子与环氧树脂物理混合等方法改善环氧树脂的某些性能，虽然方法简单但稳定性不好，综合性能改善有限。

例如专利号CN201810328240.2提出一种改性环氧树脂材料的制备方法，包括将改性二氧化硅加入双官能团环氧体系中，加纳米聚四氟乙烯粒子，得到胶液；用丙二醇甲醚醋酸酯调节胶液固含量为50％，然后将玻璃布浸渍在胶液中，再经加热干燥后，得到改性环氧树脂材料，其具有优异的阻燃性能、耐热性能，尤其是耐磨性突出。专利号CN201010225034.2加入有机蒙脱土改性环氧树脂,使得复合材料的抗老化性能得到了大幅度的提升。专利号CN107226997A通过多巴胺的功能基团与环氧树脂复合材料的有效结合，制备高性能多巴胺修饰玻璃纤维增强环氧树脂复合材料。专利号CN201810076375.4公开了一种改性碳纳米管增韧的环氧树脂复合材料及其制备方法，获得复合材料的拉伸断裂强度提高了近3倍，弯曲模量提高了7％以上。然而，这些方法对环氧树脂脆性及耐候性方面的改善少有涉及。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种基于硅/钛复合溶胶改性环氧树脂脂制备杂化材料的方法，具备无机和有机的优良特性，其稳定性很好，用作涂料涂膜性好韧性好，而且硬度高，同时具有优异的耐候性。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于硅/钛复合溶胶改性环氧树脂制备杂化材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将含有氨基的硅烷偶联剂与正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯在溶剂A中进行共水解制备硅/钛复合溶胶，水解过程中需要加入去离子水；

(2)然后将步骤(1)所述的复合溶胶与环氧树脂加入溶剂B预先搅拌混合得到改性硅/钛复合溶胶，改性硅/钛复合溶胶以化学键的方式与环氧树脂相结合；

(3)在步骤(2)所述改性硅/钛复合溶胶与环氧树脂预混合物加入固化剂反应，制备环氧/硅/钛有机无机杂化材料。

进一步地，所述硅烷偶联剂的化学通式为R₁-Si(OR)₃，其中OR为水解的烷氧基，R₁为氨基。

进一步地，步骤(1)所述改性硅/钛复合溶胶是由硅烷偶联剂、正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯共水解形成，粒径在1-100nm之间，其中改性硅/钛复合溶胶的固体质量占环氧树脂脂的2％-15％。

进一步地，步骤(1)所述改性硅/钛复合溶胶在共水解过程中加入了缓释剂，缓释剂为乙酰丙酮，缓释剂的用量为钛酸四丁酯重量的10％-20％。

进一步地，步骤(1)所述的改性硅/钛复合溶胶制备过程中加入了酸性催化剂醋酸，醋酸的用量与正硅酸四乙酯和钛酸四丁酯的摩尔比为0.07：1。