一種陶瓷環氧樹脂複合材料的製作方法

2024-02-29 15:54:15 1

本發明屬於複合材料領域,具體涉及一種陶瓷環氧樹脂複合材料。

背景技術：

環氧樹脂是一種在許多領域中廣泛應用的合成樹脂，具有優良的力學性能、粘結性能、耐熱性能、尺寸穩定性，被廣泛應用於電子、化工、機械、航空航天、塗料、粘接等領域。但環氧樹脂膠固化後韌性較差，抗衝擊能力不高，近年來，環氧樹脂的發展趨勢是尋找高強度、和高韌性的新穎樹脂體系。

陶瓷材料尤其是高性能陶瓷具有高強度、高硬度、耐高溫、抗氧化等一系列優異性能，故而在航空航天、新材料、電子、生物工程等方面具有很好的應用前景。陶瓷材料成型過程不但容易產生缺陷，而且很難通過後續工藝得以彌補；因此對陶瓷成型工藝環節的控制對於整個陶瓷材料的製備至關重要。近年來湧現出來很多膠態成型的工藝技術，其缺點主要是價格昂貴、工藝複雜，而且需進行燒結。

技術實現要素：

本發明的目的是要提供一種陶瓷環氧樹脂複合材料，具有成本低、操作簡單、高強度、韌性好、適合製備複雜形狀陶瓷零件，無需再進行燒結，免去了複雜的加工步驟等優點。

為達到上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種陶瓷環氧樹脂複合材料，按重量份數計，其原料組成為：

納米陶瓷粉 100份

改性環氧膠黏劑 70～80份

高嶺土 20～30份

蒸餾水 100～120份

雲母粉 5～10份

固化劑 30～40份；

所述的改性環氧膠黏劑為液態丁腈橡膠改性環氧樹脂組合物。

所述的液態丁腈橡膠改性環氧樹脂組合物的原料組成按重量份數計為：

環氧樹脂E-51 100份

液態丁腈橡膠 20～40份

矽烷偶聯劑 2～3份

聚丙二醇二縮水甘油醚 10～15份

乙醇 15～20份。

所述的液態丁腈橡膠改性環氧樹脂組合物的製備方法為：先將環氧樹脂E-51、液態丁腈橡膠和矽烷偶聯劑混合，在60℃下攪拌反應30min；然後繼續加入聚丙二醇二縮水甘油醚和乙醇，攪拌混合均勻。

所述的固化劑的原料組成按重量份數計為：

丙烯酸鋅 100份

DMP-30 5～10份。

如上所述的一種陶瓷環氧樹脂複合材料的製備方法，具體包括以下步驟：

（1）陶瓷漿料的配製：在室溫下，將納米陶瓷粉、改性環氧膠黏劑、高嶺土、蒸餾水和雲母粉按重量配比加入容器中混合均勻，製得陶瓷漿料；

（2）往步驟（1）製得的陶瓷漿料裡加入固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；隨後在160～200℃固化2.5~4小時後脫模成型。

本發明的有益效果在於：可成型各種複雜形狀和大小的陶瓷部件，原料製備簡便，低毒環保，環境友好，因為採用的膠粘劑為熱固性的，固化後成不溶不熔，所得固態陶瓷具有很高的強度，韌性好，收縮小且不易開裂，無需再進行燒結。

具體實施方式

以下結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不僅僅限於這些實施例。

對比例1

取2g矽烷偶聯劑KH570、100g環氧樹脂E-51於燒杯中，在60℃下攪拌反應30min，然後往裡面添加10g聚丙二醇二縮水甘油醚、15g乙醇，機械攪拌30min，得到未改性環氧膠黏劑；取100g丙烯酸鋅、5g DMP-30攪拌均勻得固化劑；將100g納米陶瓷粉、70g未改性環氧膠黏劑、20g高嶺土、5g雲母粉、100g蒸餾水混合在一起，攪拌均勻，然後加入30g固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度到180℃，在真空條件下固化3.5小時。

實施例1

取20g液態丁腈橡膠、2g矽烷偶聯劑KH570、100g環氧樹脂E-51於燒杯中，在60℃下攪拌反應30min，然後往裡面添加10g聚丙二醇二縮水甘油醚、15g乙醇，機械攪拌30min，得到改性環氧膠黏劑；取100g丙烯酸鋅、5g DMP-30攪拌均勻得固化劑；將100g納米陶瓷粉、70g改性環氧膠黏劑、20g高嶺土、5g雲母粉、100g蒸餾水混合在一起，攪拌均勻，然後加入30g固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度到180℃，在真空條件下固化3小時。

實施例2

取30g液態丁腈橡膠、2g矽烷偶聯劑KH570、100g環氧樹脂E-51於燒杯中，在60℃下攪拌反應30min，然後往裡面添加15g聚丙二醇二縮水甘油醚、20g乙醇，機械攪拌30min，得到改性環氧膠黏劑；取100g丙烯酸鋅、10g DMP-30攪拌均勻得固化劑；將100g納米陶瓷粉、80g改性環氧膠黏劑、30g高嶺土、10g雲母粉、120g蒸餾水混合在一起，攪拌均勻，然後加入40g固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度到160℃，在真空條件下固化4小時。

實施例3

取25g液態丁腈橡膠、2g矽烷偶聯劑KH570、100g環氧樹脂E-51於燒杯中，在60℃下攪拌反應30min，然後往裡面添加12g聚丙二醇二縮水甘油醚、18g乙醇，機械攪拌30min，得到改性環氧膠黏劑；取100g丙烯酸鋅、7g DMP-30攪拌均勻得固化劑；將100g納米陶瓷粉、75g改性環氧膠黏劑、25g高嶺土、10g雲母粉、110g蒸餾水混合在一起，攪拌均勻，然後加入35g固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度到200℃，在真空條件下固化2.5小時。

實施例4

取30g液態丁腈橡膠、3g矽烷偶聯劑KH570、100g環氧樹脂E-51於燒杯中，在60℃下攪拌反應30min，然後往裡面添加15g聚丙二醇二縮水甘油醚、20g乙醇，機械攪拌30min，得到改性環氧膠黏劑；取100g丙烯酸鋅、10g DMP-30攪拌均勻得固化劑；將100g納米陶瓷粉、80g改性環氧膠黏劑、30g高嶺土、10g雲母粉、120g蒸餾水混合在一起，攪拌均勻，然後加入40g固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度到160℃，在真空條件下固化4小時。

實施例5

取40g液態丁腈橡膠、3g矽烷偶聯劑KH570、100g環氧樹脂E-51於燒杯中，在60℃下攪拌反應30min，然後往裡面添加15g聚丙二醇二縮水甘油醚、20g乙醇，機械攪拌30min，得到改性環氧膠黏劑；取100g丙烯酸鋅、10g DMP-30攪拌均勻得固化劑；將100g納米陶瓷粉、70g改性環氧膠黏劑、28g高嶺土、6g雲母粉、120g蒸餾水混合在一起，攪拌均勻，然後加入30g固化劑，攪拌30min，最後將混合液注入模具中，並於50℃真空烘箱中脫泡，直至脫泡完全；升高烘箱溫度到180℃，在真空條件下固化3小時。

本發明對比例1以及實施例1～5的工藝性能以及性能結果如下表所示。

實施例1~5工藝條件及性能結果

以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。