CN109306150A - 一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，涉及环氧树脂新材料领域，包括以下步骤：(1)无机粒子燥处理；(2)无机粒子的表面改性；(3)无机粒子的离心洗涤；(3)功能材料的制备；(5)功能材料和环氧树脂的混合；(6)物料混合；(6)浇筑，室温固化成型；本发明方法首先使用硅烷偶联剂对无机粒子进行表面改性后，而后将改性后的功能材料与固化剂、稀释剂、氧化剂和环氧树脂复配，通过制备方法中工艺参数和组分原料间的协配作用，制备的环氧树脂复合材料具有良好的力学性能和热稳定性能。

Description

一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及环氧树脂新材料领域，具体涉及一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法。
背景技术
环氧树脂具有优异的力学性能、电绝缘性、化学稳定性以及收缩率低、加工成型容易、成本低廉等优点，是目前应用广泛、性能优越的纤维增强复合材料基体材料。
室温固化环氧树脂可在室温下固化，所用时间为数分钟到数小时，而室温放置7天后使用强度可进一步提高，同时其具有热应力小，能耗低，操作简单等优点，在树脂传递模塑工艺、纤维增强塑料、环氧层压塑等领域得到大量应用。但环氧树脂存在质脆、冲击强度差的缺点，从而限制了其更广泛的应用。
中国专利CN101602926B公开了一种室温固化环氧树脂胶粘剂，它包括组份A和组份B，所述组份A是由下列重量份比的原料构成：环氧树脂80-100份，填料10-30份，白碳黑1-5份，增塑剂2-10份；所述组份B是由下列重量份比的原料构成：长链脂肪胺改性固化剂24-50份，填料18-35份，白碳黑1-2份，增塑剂1-3份，偶联剂2-4份，其中：组份A与组份B的重量比为2∶0.8-1.3。制备方法简单，可以有效提高环氧树脂的柔韧性，降低固化时间。
中国专利CN102796349B公开了一种膜状室温固化环氧树脂复合材料垫片及其制备方法，由环氧树脂、胺类固化剂、增韧剂、无机填料和短切纤维制成。制备方法如下：一、按重量份将环氧树脂、增韧剂和无机填料搅拌均匀，得到混合树脂；二、将混合树脂和胺类固化剂充分混合均匀后，加入短切纤维搅拌，得到混合物；三、将混合物通过模压或在胶膜机上辊压成型，即得。本发明的膜状可室温固化环氧树脂复合材料垫片具有较高的粘接性能和优异的压缩强度、冲击强度和拉伸强度，但是将无机填料和短切纤维未经任何处理直接与环氧树脂混合，在环氧树脂中的分散性和相容性仍有提升的空间。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，本发明方法首先使用硅烷偶联剂对无机粒子进行表面改性后，而后将改性后的功能材料与固化剂、稀释剂、氧化剂和环氧树脂复配，通过制备方法中工艺参数和组分原料间的协配作用，制备的环氧树脂复合材料具有良好的力学性能和热稳定性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛1-2份、纳米氧化锌1-2份、白炭黑0.4-0.8份和纳米二氧化硅3-5份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在150-170摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在300-400摄氏度下煅烧1-2小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至68-75摄氏度，以600-800转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以5000-6000转/分钟的速度，进行离心分层5-10分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在500-600W，8-12KHz下，进行超声清洗15-20分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗3-5次后，在60-70摄氏度下，真空干燥20-25小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在600-1000转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，500-800W下，超声处理8-15分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以1600-2000转/分钟的速度搅拌20-28分钟后，升温至70-80摄氏度下超声分散2-4小时后，控温至70摄氏度，水浴加热10-12小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1200-1800转/分钟的速度搅拌20-25分钟后，抽真空，脱气30-50分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2000-2500转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化5-7天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
优选地，所述乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
优选地，所述步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的4-7％。
优选地，所述步骤(5)中超声分散条件为超声功率为120-200KHz，功率为7-15KW。
优选地，所述室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂90-100份、功能材料3-8份、稀释剂10-20份、固化剂30-40份、抗氧剂1.2-2.5份和硅烷偶联剂1-4份。
优选地，所述室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂96份、功能材料5份、稀释剂14份、固化剂35份、抗氧剂1.8份和硅烷偶联剂2.2份。
优选地，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种结合。
优选地，所述稀释剂为烯丙基烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或几种结合。
优选地，所述抗氧剂为β-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2,4-二丁基苯酯)亚磷酸脂、亚磷酸三苯酯和季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种结合。
优选地，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、羟甲基乙二胺、羟甲基二乙烯三胺和β-羟乙基乙二胺中的一种或几种结合。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明方法首先使用硅烷偶联剂对无机填料进行表面改性后，而后将改性后的功能材料与固化剂、稀释剂、氧化剂和环氧树脂复配，通过制备方法中工艺参数和组分原料间的协配作用，制备的环氧树脂复合材料具有良好的力学性能和热稳定性能。
(2)本发明功能材料中含有纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅，纳米粒子增韧具有粒子比表面积大，表面活性高，粒子表面丰富的悬挂键易与环氧树脂基体形成化学键等特点，可以有效增强环氧树脂的韧性，但是纳米粒子存在表面能量高，一团聚的缺点，因此，为减少团聚、提高粒子分散性，本发明首先使用硅烷偶联剂对无机纳米粒子进行表面改性，可以有效减少粒子的团聚，同时增强无机粒子和环氧树脂的相容性。
(3)本发明在步骤(6)中的物料混合时又加入了适量的硅烷偶联剂，不仅可以提高有机相和无机相之间的相容性，同时硅烷偶联剂本身含有的柔韧片段，可以增强，复合材料的冲击强度。
(4)本发明制备方法原料来源广泛，制备方法简单，无有害物质排出，安全环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛1份、纳米氧化锌1份、白炭黑0.4份和纳米二氧化硅3份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在150摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在300摄氏度下煅烧1小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至68摄氏度，以600转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以5000转/分钟的速度，进行离心分层5分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在500W，8KHz下，进行超声清洗15分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗3次后，在60摄氏度下，真空干燥20小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在600转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，500W下，超声处理8分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以1600转/分钟的速度搅拌20分钟后，升温至70摄氏度下超声分散2小时后，控温至70摄氏度，水浴加热10小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1200转/分钟的速度搅拌20分钟后，抽真空，脱气30分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2000转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化5天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的4％。
步骤(5)中超声分散条件为超声功率为120KHz，功率为7KW。
室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂90份、功能材料3份、稀释剂10份、固化剂30份、抗氧剂1.2份和硅烷偶联剂1份。
硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
稀释剂为烯丙基烷基缩水甘油醚。
抗氧剂为β-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
固化剂为二乙烯三胺。
实施例2
一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛2份、纳米氧化锌2份、白炭黑0.8份和纳米二氧化硅5份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在170摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在400摄氏度下煅烧2小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至75摄氏度，以800转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以6000转/分钟的速度，进行离心分层10分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在600W，12KHz下，进行超声清洗20分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗5次后，在70摄氏度下，真空干燥25小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在1000转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，800W下，超声处理15分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以2000转/分钟的速度搅拌28分钟后，升温至80摄氏度下超声分散4小时后，控温至70摄氏度，水浴加热12小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1800转/分钟的速度搅拌25分钟后，抽真空，脱气50分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2500转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化7天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的7％。
步骤(5)中超声分散条件为超声功率为200KHz，功率为15KW。
室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂100份、功能材料8份、稀释剂20份、固化剂40份、抗氧剂2.5份和硅烷偶联剂4份。
硅烷偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷。
稀释剂为苯基缩水甘油醚。
抗氧剂为三(2,4-二丁基苯酯)亚磷酸脂。
固化剂为三乙烯四胺。
实施例3
一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛1.2份、纳米氧化锌1.6份、白炭黑0.6份和纳米二氧化硅3.8份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在156摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在360摄氏度下煅烧1.7小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至72摄氏度，以650转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以5500转/分钟的速度，进行离心分层8分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在560W，10KHz下，进行超声清洗18分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗4次后，在68摄氏度下，真空干燥23小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在800转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，600W下，超声处理12分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以1800转/分钟的速度搅拌25分钟后，升温至78摄氏度下超声分散3小时后，控温至70摄氏度，水浴加热11小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1500转/分钟的速度搅拌24分钟后，抽真空，脱气40分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2200转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化6天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的6％。
步骤(5)中超声分散条件为超声功率为180KHz，功率为12KW。
室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂92份、功能材料7份、稀释剂18份、固化剂38份、抗氧剂2.1份和硅烷偶联剂2.8份。
硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。
稀释剂为苄基缩水甘油醚。
抗氧剂为亚磷酸三苯酯。
固化剂为二羟甲基乙二胺。
实施例4
一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛1.8份、纳米氧化锌1.5份、白炭黑0.6份和纳米二氧化硅4.5份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在165摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在360摄氏度下煅烧1.4小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至72摄氏度，以740转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以5800转/分钟的速度，进行离心分层8分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在570W，9KHz下，进行超声清洗17分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗3次后，在64摄氏度下，真空干燥23小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在800转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，680W下，超声处理12分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以1800转/分钟的速度搅拌27分钟后，升温至78摄氏度下超声分散3.5小时后，控温至70摄氏度，水浴加热11小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1500转/分钟的速度搅拌24分钟后，抽真空，脱气38分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2300转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化5-7天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的4-7％。
步骤(5)中超声分散条件为超声功率为120-200KHz，功率为7-15KW。
室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂97份、功能材料6份、稀释剂17份、固化剂36份、抗氧剂1.9份和硅烷偶联剂3份。
硅烷偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷。
稀释剂为辛基缩水甘油醚。
抗氧剂为季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯。
固化剂为β-羟乙基乙二胺。
实施例5
一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛1.6份、纳米氧化锌1.8份、白炭黑0.6份和纳米二氧化硅4.2份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在164摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在360摄氏度下煅烧1.6小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至72摄氏度，以680转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以5700转/分钟的速度，进行离心分层8分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在540W，10KHz下，进行超声清洗18分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗4次后，在68摄氏度下，真空干燥23小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在800转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，700W下，超声处理13分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以1900转/分钟的速度搅拌26分钟后，升温至78摄氏度下超声分散3小时后，控温至70摄氏度，水浴加热11小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1600转/分钟的速度搅拌24分钟后，抽真空，脱气46分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2400转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化7天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的6.1％。
步骤(5)中超声分散条件为超声功率为170KHz，功率为13KW。
室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂96份、功能材料5份、稀释剂14份、固化剂35份、抗氧剂1.8份和硅烷偶联剂2.2份。
硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
稀释剂为间苯二酚二缩水甘油醚。
抗氧剂为β-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯。
固化剂为羟甲基二乙烯三胺。
对比例1：除未添加任何功能材料，其余原料和制备方法均与实施例1相同；
对比例2：除去步骤(2)、步骤(3)和步骤(4)中对功能材料表面进行改性的步骤，其余制备原料和制备方法均与实施例1相同；
将实施例1-5制得的室温固化环氧树脂复合材料和对比例1-2制得的室温固化环氧树脂复合材料进行性能测试，结果如下表1：
表1：
试验组 冲击强度(kJ/m2) 拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa)
实施例1 55.6 52.9 94.1
实施例2 54.8 51.3 91.2
实施例3 56.1 53.8 96.1
实施例4 56.9 54.2 97.5
实施例5 57.4 55.6 97.8
对比例1 28.4 26.8 74.1
对比例2 35.7 33.4 78.6
分析上述表1数据：
对比实施例1和对比例1的数据，实施例1相对于对比例1的冲击强度提升了95.8％，拉伸强度提升了97.4％，弯曲强度提升了27.0％，因此可以得出添加功能材料对室温固化环氧树脂复合材料的综合力学性能可以得到显著的提高。
对比实施例1和对比例2的数据，实施例1相对于对比例2的冲击强度提升了55.7％，拉伸强度提升了58.4％，弯曲强度提升了19.7％，因此，可以得出经过煅烧和硅烷偶联剂综合处理后的无机粒子对环氧树脂的力学性能的改善明显优于表面未经任何处理的无机粒子对环氧树脂的作用。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明方法首先使用硅烷偶联剂对无机填料进行表面改性后，而后将改性后的功能材料与固化剂、稀释剂、氧化剂和环氧树脂复配，通过制备方法中工艺参数和组分原料间的协配作用，制备的环氧树脂复合材料具有良好的力学性能和热稳定性能。
(2)本发明功能材料中含有纳米二氧化钛、纳米氧化锌和纳米二氧化硅，纳米粒子增韧具有粒子比表面积大，表面活性高，粒子表面丰富的悬挂键易与环氧树脂基体形成化学键等特点，可以有效增强环氧树脂的韧性，但是纳米粒子存在表面能量高，一团聚的缺点，因此，为减少团聚、提高粒子分散性，本发明首先使用硅烷偶联剂对无机纳米粒子进行表面改性，可以有效减少粒子的团聚，同时增强无机粒子和环氧树脂的相容性。
(3)本发明在步骤(6)中的物料混合时又加入了适量的硅烷偶联剂，不仅可以提高有机相和无机相之间的相容性，同时硅烷偶联剂本身含有的柔韧片段，可以增强，复合材料的冲击强度。
(4)本发明制备方法原料来源广泛，制备方法简单，无有害物质排出，安全环保。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照重量份称取纳米二氧化钛1-2份、纳米氧化锌1-2份、白炭黑0.4-0.8份和纳米二氧化硅3-5份，将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅分别放置在150-170摄氏度的烘箱中，干燥12小时；
(2)将纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅混合加入煅烧炉中在300-400摄氏度下煅烧1-2小时后，加入乙醇水溶液中，搅拌混合均匀，加入适量的硅烷偶联剂，水浴加热至68-75摄氏度，以600-800转/分钟的速度，恒温搅拌2小时后；
(3)将步骤(2)制得的混合液加入离心管中以5000-6000转/分钟的速度，进行离心分层5-10分钟，去除上层液体，将下层固体颗粒加入无水乙醇中，在500-600W，8-12KHz下，进行超声清洗15-20分钟，过滤，滤料用去离子水冲洗3-5次后，在60-70摄氏度下，真空干燥20-25小时；
(4)将步骤(3)制得的滤料放入球磨机中，控制球磨机转速在600-1000转/分钟，研磨10小时，得功能材料；
(5)将步骤(4)制得的功能填料加入按照1g:2毫升的料液比加入丙酮中，500-800W下，超声处理8-15分钟后，将混合丙酮溶液加入到环氧树脂中，以1600-2000转/分钟的速度搅拌20-28分钟后，升温至70-80摄氏度下超声分散2-4小时后，控温至70摄氏度，水浴加热10-12小时，去除多余丙酮，得环氧树脂-功能材料混合液；
(6)向步骤(5)制得的环氧树脂-功能材料混合液中加入稀释剂、抗氧剂和硅烷偶联剂，以1200-1800转/分钟的速度搅拌20-25分钟后，抽真空，脱气30-50分钟；
(7)向步骤(6)中的混合物中加入固化剂，以2000-2500转/分钟的速度搅拌混合均匀后，注入聚四氟乙烯模具中，室温下放置固化5-7天，即得所述室温固化环氧树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述乙醇水溶液为无水乙醇和去离子水按照体积比4:1混合配制而成。
3.根据权利要求1所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中硅烷偶联剂的加入量为纳米二氧化钛、纳米氧化锌、白炭黑和纳米二氧化硅总重量的4-7％。
4.根据权利要求1所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(5)中超声分散条件为超声功率为120-200KHz，功率为7-15KW。
5.根据权利要求1所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂90-100份、功能材料3-8份、稀释剂10-20份、固化剂30-40份、抗氧剂1.2-2.5份和硅烷偶联剂1-4份。
6.根据权利要求5所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述室温固化环氧树脂复合材料包括以下重量份计的原料：环氧树脂96份、功能材料5份、稀释剂14份、固化剂35份、抗氧剂1.8份和硅烷偶联剂2.2份。
7.根据权利要求3或5所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种结合。
8.根据权利要求5所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述稀释剂为烯丙基烷基缩水甘油醚、苯基缩水甘油醚、苄基缩水甘油醚、辛基缩水甘油醚和间苯二酚二缩水甘油醚中的一种或几种结合。
9.根据权利要求5所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述抗氧剂为β-((3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸)季戊四醇酯、三(2,4-二丁基苯酯)亚磷酸脂、亚磷酸三苯酯和季戊四醇双亚磷酸酯二(十八醇)酯中的一种或几种结合。
10.根据权利要求5所述的室温固化环氧树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述固化剂为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、己二胺、羟甲基乙二胺、羟甲基二乙烯三胺和β-羟乙基乙二胺中的一种或几种结合。
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