納米[NaMi]微粒是近幾年研究開發(fā)的新興材料，納米[NaMi]粒子的問世，為環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]的改性[GaiXing]提供了新途徑。由于納米[NaMi]粒子具有尺寸小、比表面積大、表面能高、活性高、分散性好，加之將無機(jī)物的剛性，尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與聚合物[JuHeWu]的韌性、加工性及介電性揉合在一起等獨(dú)特的性能[XingNen]，表現(xiàn)出較高的活性，因此很容易與環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]中的某些官能團(tuán)發(fā)生物理或化學(xué)作用，有可能提高復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的力學(xué)性能[XingNen]和熱性能[XingNen]。

一、引言

環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/黏土[NianTu]納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]為淪述對(duì)象，對(duì)其主要的制備[ZhiBei]方法、特點(diǎn)及應(yīng)用進(jìn)行闡述。

二、環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/黏土[NianTu]納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的制備[ZhiBei]方法

環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/黏土[NianTu]納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的出現(xiàn)備受國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。黏土[NianTu]礦物中由于硅酸鹽晶片的疊層排列，經(jīng)有機(jī)化處理以后，可以被聚合物[JuHeWu]或單體插層，制備[ZhiBei]出聚合物[JuHeWu]/黏土[NianTu]納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]。此外黏土[NianTu]價(jià)格低廉、納米[NaMi]結(jié)構(gòu)原位生成，避免了黏土[NianTu]與聚合物[JuHeWu]共混過程中的聚集，為聚合物[JuHeWu]基納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的制備[ZhiBei]提供了一條有效的途徑。環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/黏土[NianTu]納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的制備[ZhiBei]方法主要有插層復(fù)合、共混法2種。

1、插層復(fù)合法

插層復(fù)合法(Compounding)是目前制備[ZhiBei]環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]基納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的主要方法，也是當(dāng)前材料科學(xué)研究的熱點(diǎn)。該方法是將單體或聚合物[JuHeWu]插入經(jīng)插層劑處理后的層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽片層之間，進(jìn)而破壞硅酸鹽的片層結(jié)構(gòu)，使片層間距擴(kuò)大甚至解離，使層狀硅酸鹽填料在聚合物[JuHeWu]基體中達(dá)到納米[NaMi]尺度的分散，從而獲得納米[NaMi]級(jí)復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]。

具有陽離子交換性能[XingNen]的黏土[NianTu]經(jīng)過有機(jī)改性[GaiXing]后，通常通過2種途徑形成插層或解離納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]，因此，插層復(fù)合法義可分為插層聚合法(IntercalationPolymerization)和聚合物[JuHeWu]插層(PolymerIntercalation)2種。按照聚合反應(yīng)類型的不同，插層聚合也可以分為插層縮聚和插層加聚2種類型，聚合物[JuHeWu]插層又可分為聚合物[JuHeWu]溶液插層和聚合物[JuHeWu]熔融插層2種。

利用該法制備[ZhiBei]環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/黏土[NianTu]復(fù)合研究較多，Usuki曾在專利上披露胺類固化劑固化環(huán)氧可使黏土[NianTu]剝離至面間距d001>5nm，但需要二甲基甲酰胺作溶脹劑才能實(shí)現(xiàn)環(huán)氧對(duì)黏土[NianTu]的插層。

宋軍等人利用插層法制備[ZhiBei]了環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/蒙脫土納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]。X射線衍射分析表明，改性[GaiXing]使蒙脫土層間距變大，制備[ZhiBei]出的環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]/蒙脫土納米[NaMi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]剝離結(jié)構(gòu)較好。性能[XingNen]測(cè)試表明，復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的力學(xué)性能[XingNen]和熱性能[XingNen]均比純環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]有所提高：拉伸強(qiáng)度提高了70.8%，無缺口沖擊強(qiáng)度提高了64.5%，熱變形溫度提高到177℃。

孫婷婷等人采用長(zhǎng)鏈烷基季胺鹽對(duì)蒙脫土進(jìn)行有機(jī)改性[GaiXing]，將改性[GaiXing]后的蒙脫土與雙酚A型環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]以及酸酐固化劑充分混合固化制得復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]。這樣制得復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的力學(xué)性能[XingNen]和熱性能[XingNen]與純環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]固化物相比有不同程度的提高。

申德妍等人采用聚氧化丙烯二醇(N210和N220)、2，4-甲苯二異氰酸酯(TDI)、有機(jī)納米[NaMi]蒙脫土(OMMT)等為原材料，分別制備[ZhiBei]了相應(yīng)的聚氨酯預(yù)聚體和有機(jī)蒙脫土納米[NaMi]插層聚氨酯預(yù)聚體，并以此對(duì)環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]E-44進(jìn)行化學(xué)共聚改性[GaiXing]，系統(tǒng)地研究了改性[GaiXing]環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的力學(xué)等性能[XingNen]。研究表明，有機(jī)蒙脫土納米[NaMi]插層聚氨酯能大幅度提高環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]復(fù)合材料[FuHeCaiLiao]的韌性，比相應(yīng)的聚氨酯預(yù)聚體改性[GaiXing]環(huán)氧樹脂[HuanYangShuZhi]具有更好的效果。