环氧黏土纳米材料如何“共混”

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环氧树脂/黏土纳米复合材料的制备方法主要有插层复合、共混法。其ZG混法即纳米粒子直接分散法，其首先合成出各种形态的纳米粒子，再将其与有机聚合物混合。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，这种方法优点是：纳米粒子的制备与材料的合成分步进行，可控制纳米粒子的形态、尺寸；不利之处是由于纳米粒子很容易团聚，共混时实现粒子的均匀分散有一定的困难。环氧树脂/黏土纳米复合材料到底如何“共混”，中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家专门进行了介绍。纳米粒子易于团聚和聚集，是因为纳米粒子间存在有别于常规粒子间的强大作用能，可称之为“纳米作用能”。从机理上讲这种纳米作用能就是粒子间的排斥作用能，为了使纳米粒子充分分散，目前采用的重要方法有3种。

    纳米粒子充分分散的3种重要方法是：湿法研磨，使用少量表面处理剂，能够均匀分散在纳米粒子表面，避免团聚发生；高速混合，提高转速、增加时间，对纳米粒子的分散均有好处；超声波振荡处理，振动磨(通过带偏心块的振动电机做高频低振幅的连续振动)；混沌混合装置，Chaotic Mixing-CM装置对配混的复合材料进行反复拉伸与折叠；大长径比同向双螺杆挤出机的高速剪切作用均匀分散纳米粒子；黏土的细化与分散工艺对黏土在环氧树脂基纳米复合材料中的充分解离有很大影响。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍，国内科研人员利用纳米粒子对环氧树脂体系进行了大量的改性研究，通过利用分散剂实现了纳米粒子与环氧树脂的均匀混合，解决了纳米粒子由于粒径过小容易团聚的问题。研究结果表明，粒子表面存在着羟基，两者在界面处存在着较强的分子间力，因此有较好的相容性。在改性体系中纳米粒子呈分散相，环氧树脂为连续相。

    纳米粒子以第二聚集体的形式较均匀地分散在树脂基体中，由于两者粘接性能好，因而在受冲击时能起到吸收冲击能量的作用，从而达到增韧的目的。采用十二胺盐处理的蒙脱土和环氧(E-51)/4．4’二氨基二苯砜(DDS)体系为研究对象，分别通过普通搅拌(磁力搅拌)和高速剪切分散(高速乳化均质机)2种分散蒙脱土的工艺，制备环氧树脂蒙脱土纳米复合材料也取得了成功。中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍说，透射电镜(TEM)观察表明，普通搅拌分散法制备的纳米复合材料中存在较多黏土团聚体，而通过高速剪切分散施加一定外部剪切力细化分散黏土团聚体，则有利于黏土片层在固化过程中充分解离，力学性能明显提高。动态热机械性能(DMA)分析表明，环氧树脂蒙脱土纳米复合材料的储能模量在玻璃态没有明显改善，但在玻璃化转变区具有一定的提高；玻璃化转变温度和损耗模量都得到不同程度的提高，且黏土片层的分散解离效果越好提高的幅度越大。