一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，屬于環(huán)氧樹(shù)脂制備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)氧樹(shù)脂是一類(lèi)具有線(xiàn)性結(jié)構(gòu)的高分子化合物，屬于熱固性樹(shù)脂。這類(lèi)樹(shù)脂含有多個(gè)環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或者芳香族鏈段為主鏈的高分子預(yù)聚物。由于其含有的活撥基團(tuán)易與各種固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成具有一定內(nèi)聚力的網(wǎng)狀聚合物，因此具有良好的粘結(jié)性、穩(wěn)定性、耐磨性、電絕緣性、加工性以及較低的固化收縮率和較高的機(jī)械強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑、電子、機(jī)械等各種領(lǐng)域。但由于固化后的環(huán)氧樹(shù)脂交聯(lián)密度高，存在質(zhì)脆、耐熱以及耐沖擊性差，熱膨脹系數(shù)較高的缺陷，實(shí)際應(yīng)用受到一定的限制，所以合成具有高強(qiáng)度、初性良好以及拉伸強(qiáng)度高的新型環(huán)氧樹(shù)脂不僅有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，而且也使其在未來(lái)發(fā)展中具有良好的競(jìng)爭(zhēng)力。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外已有不少有機(jī)硅改性環(huán)氧方面的文獻(xiàn)報(bào)道，一般采取物理共混和化學(xué)反應(yīng)兩種方法引入有機(jī)硅?；瘜W(xué)反應(yīng)主要是利用有機(jī)硅上的端基官能團(tuán)如羥基、氨基、烷氧基與環(huán)氧樹(shù)脂中的環(huán)氧基進(jìn)行反應(yīng)，生成接枝或嵌段共聚物，對(duì)提高環(huán)氧樹(shù)脂的韌性等力學(xué)性能有較好效果，但因消耗了環(huán)氧基，固化產(chǎn)物交聯(lián)密度降低，往往不利于材料熱膨脹系數(shù)的降低，而物理共混是將不同種類(lèi)的聚合物進(jìn)行共混，目標(biāo)是制備具有優(yōu)良綜合性能的聚合物體系，但有機(jī)硅與環(huán)氧樹(shù)脂相容性差，改性效果差。所以通過(guò)選擇一種相容性較好的增強(qiáng)物質(zhì)作為新的低膨脹系數(shù)環(huán)氧樹(shù)脂很有必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題:針對(duì)目前環(huán)氧樹(shù)脂熱膨脹系數(shù)較高，化學(xué)改性消耗了環(huán)氧基，固化產(chǎn)物交聯(lián)密度降低，往往不利于材料熱膨脹系數(shù)的降低，而普通物理改性?xún)H僅共混，相容性較差的原因，提供了一種通過(guò)將氧氯化鋯與硼酸和十二烷基苯磺酸鈉混合處理，并通過(guò)靜電紡絲與高溫裂解制備陶瓷纖維，隨后將陶瓷纖維預(yù)先偶聯(lián)，使其表面接枝硅氧基，與環(huán)氧樹(shù)脂緊密結(jié)合制備一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂的方法，大幅降低環(huán)氧樹(shù)脂的熱膨脹系數(shù)。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下所述的技術(shù)方案是:
(1)將ZrOCl2.8H20與水按質(zhì)量比1:15攪拌混合制備得氧氯化鋯溶液，隨后按質(zhì)量比1:1，將氧氯化鋯溶液和質(zhì)量濃度為50%的硼酸溶液攪拌混合，再通過(guò)檸檬酸溶液調(diào)節(jié)其pH為2?4，在轉(zhuǎn)速600?800r/min下攪拌混合2?3h，制備得陶瓷前驅(qū)體溶液；
(2)按質(zhì)量比1:10，將十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷前驅(qū)體溶液中，隨后將其置于靜電紡絲裝置中，設(shè)置其電壓為10?15kV，接受距離為15?20cm，對(duì)其收集前驅(qū)體纖維，將收集的前驅(qū)體纖維置于1200?1300°C下進(jìn)行高溫裂解，同時(shí)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，裂解5?6h，制備得陶瓷纖維備用； (3)稱(chēng)取90mL的無(wú)水乙醇，用0.85mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)其pH至5.0?5.2，隨后再加入2?5g的異丁基三乙氧基硅，在20?30°C下混合攪拌10?15min，制備得酸化溶液；
(4)按質(zhì)量比1:5，將步驟(2)制備的陶瓷纖維置于上述制備的酸化溶液中，在200?300W超聲振蕩1?2h，使其分散均勻并置于60?80°C恒溫水浴中，在600?800r/min下磁力攪拌5?6h，隨后對(duì)其抽濾并收集偶聯(lián)陶瓷纖維，并用丙酮和無(wú)水乙醇分別洗滌3?5次，隨后將其置于60?65°C烘箱中干燥2?3h制備得干燥偶聯(lián)陶瓷纖維；
(5)按質(zhì)量比5:3，將環(huán)氧樹(shù)脂置于真空干燥箱中抽真空脫泡10?15min，隨后按質(zhì)量比1:4，將上述制備的干燥偶聯(lián)陶瓷纖維和環(huán)氧樹(shù)脂攪拌混合10?15min，隨后將其置于真空干燥箱中靜置脫泡3?5h，即可制備得一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0006]本發(fā)明的應(yīng)用方法:用電動(dòng)打磨機(jī)械打磨處理地面，以去除表面浮沙、雜質(zhì)，同時(shí)清理干凈。地面破損地方使用金鋼磨片把高出地方打磨平整，低的地方使用環(huán)氧砂漿找平幾遍，做到相對(duì)平為止。當(dāng)水泥基層伸縮縫寬度小于0.5cm時(shí)，使用切割機(jī)，切割處理過(guò)的伸縮縫寬度不得小于0.5cm，然后再用低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂膩?zhàn)庸嗫p抹平。在水泥基面清理干凈之后，涂刷低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂底漆1遍，使底漆充分浸潤(rùn)水泥基層。在地坪底漆干透后，將石英砂按比例配制的環(huán)氧砂漿均勻地平刮1遍在底漆上。在干透后的環(huán)氧砂漿層上，將石英粉按比例配制的環(huán)氧膩?zhàn)悠焦卧谏皾{層上。在膩?zhàn)訉痈赏负螅偈褂秒妱?dòng)打磨機(jī)打磨處理基面，使基面光滑平整。地坪打磨清理干凈后，再平刮1遍環(huán)氧面涂層。對(duì)打磨過(guò)后不易清理細(xì)小灰塵起到清洗作用，使地面更加光滑潔凈。在環(huán)氧膩?zhàn)訉痈赏负?，將按比例配制的環(huán)氧面涂均勻地涂刷即得到一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂地坪。
[0007]本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是:
(1)本發(fā)明通過(guò)陶瓷纖維預(yù)先偶聯(lián)，與環(huán)氧樹(shù)脂緊密結(jié)合，膨脹系數(shù)降低至20?100°C下為 35 ?37 (10X 10 6)；
(2)操作簡(jiǎn)單，綠色環(huán)保。
【具體實(shí)施方式】
[0008]首先將ZrOCl2.8Η20與水按質(zhì)量比1:15攪拌混合制備得氧氯化鋯溶液，隨后按質(zhì)量比1:1，將氧氯化鋯溶液和質(zhì)量濃度為50%的硼酸溶液攪拌混合，再通過(guò)檸檬酸溶液調(diào)節(jié)其pH為2?4，在轉(zhuǎn)速600?800r/min下攪拌混合2?3h，制備得陶瓷前驅(qū)體溶液；按質(zhì)量比1:10，將十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷前驅(qū)體溶液中，隨后將其置于靜電紡絲裝置中，設(shè)置其電壓為10?15kV，接受距離為15?20cm，對(duì)其收集前驅(qū)體纖維，將收集的前驅(qū)體纖維置于1200?1300°C下進(jìn)行高溫裂解，同時(shí)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，裂解5?6h，制備得陶瓷纖維備用；稱(chēng)取90mL的無(wú)水乙醇，用0.85mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)其pH至5.0?5.2，隨后再加入2?5g的異丁基三乙氧基娃，在20?30°C下混合攪拌10?15min，制備得酸化溶液；按質(zhì)量比1:5，將陶瓷纖維置于上述制備的酸化溶液中，在200?300W超聲振蕩1?2h，使其分散均勾并置于60?80°C恒溫水浴中，在600?800r/min下磁力攪拌5?6h，隨后對(duì)其抽濾并收集偶聯(lián)陶瓷纖維，并用丙酮和無(wú)水乙醇分別洗滌3?5次，隨后將其置于60?65°C烘箱中干燥2?3h制備得干燥偶聯(lián)陶瓷纖維；按質(zhì)量比5:3，將環(huán)氧樹(shù)脂置于真空干燥箱中抽真空脫泡10?15min，隨后按質(zhì)量比1: 4，將上述制備的干燥偶聯(lián)陶瓷纖維和環(huán)氧樹(shù)脂攪拌混合10?15min，隨后將其置于真空干燥箱中靜置脫泡3?5h，即可制備得一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0009]實(shí)例1
首先將ZrOCl2.8Η20與水按質(zhì)量比1:15攪拌混合制備得氧氯化鋯溶液，隨后按質(zhì)量比1:1，將氧氯化鋯溶液和質(zhì)量濃度為50%的硼酸溶液攪拌混合，再通過(guò)檸檬酸溶液調(diào)節(jié)其pH為2，在轉(zhuǎn)速600r/min下攪拌混合2h，制備得陶瓷前驅(qū)體溶液；按質(zhì)量比1:10，將十二烷基苯磺酸鈉加入陶瓷前驅(qū)體溶液中，隨后將其置于靜電紡絲裝置中，設(shè)置其電壓為10kV，接受距離為15cm，對(duì)其收集前驅(qū)體纖維，將收集的前驅(qū)體纖維置于1200°C下進(jìn)行高溫裂解，同時(shí)通入氬氣進(jìn)行保護(hù)，裂解5h，制備得陶瓷纖維備用；稱(chēng)取90mL的無(wú)水乙醇，用0.85mol/L的鹽酸調(diào)節(jié)其pH至5.0，隨后再加入2g的異丁基三乙氧基娃，在20°C下混合攪拌lOmin，制備得酸化溶液；按質(zhì)量比1:5，將制備的陶瓷纖維置于上述制備的酸化溶液中，在200W超聲振蕩12h，使其分散均勾并置于60°C恒溫水浴中，在600r/min下磁力攪拌5h，隨后對(duì)其抽濾并收集偶聯(lián)陶瓷纖維，并用丙酮和無(wú)水乙醇分別洗滌3次，隨后將其置于60°C烘箱中干燥2h制備得干燥偶聯(lián)陶瓷纖維；按質(zhì)量比5:3，將環(huán)氧樹(shù)脂置于真空干燥箱中抽真空脫泡lOmin，隨后按質(zhì)量比1:4，將上述制備的干燥偶聯(lián)陶瓷纖維和環(huán)氧樹(shù)脂攪拌混合lOmin，隨后將其置于真空干燥箱中靜置脫泡3h，即可制備得一種低膨脹系數(shù)陶瓷纖維改性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0010]用電動(dòng)打磨機(jī)械打磨處理地面，以去除表面浮沙、雜質(zhì)，同時(shí)清理干凈。地面破損地方使用金鋼磨片把高出地方打磨平整，低的地方使用環(huán)氧砂漿找平幾遍，做到相對(duì)平為止。當(dāng)水泥基層伸縮