本发明专利技术涉及高分子复合材料技术领域，涉及一种改性纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料及其制备方法。按质量比，1-5份的改性的纳米二氧化钛和100份热固性树脂在熔融状态下混合均匀，得到一种改性纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料。纳米二氧化钛的改性是在颗粒表面以化学键的形式连接含有氨基和其他的阻燃基团的超支化聚硅氧烷。得到的复合材料除了具有环氧树脂本身的强度和韧性之外，还具有很强的耐热性、优良的阻燃性、低固化温度等优点，可以广泛的应用在航空航天、电子电器、交通运输等高技术领域。整个过程操作比较简单，具有适用性强、环保等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子复合材料
，具体涉及ー种改性纳米ニ氧化钛/热固性树脂复合材料及其制备方法。
技术介绍
纳米粒子因具有极高的表面能和扩散率，粒子间能充分接近，从而范德华カ得以充分发挥，使得纳米粒子间、纳米粒子与其它粒子间的相互作用异常強烈。正是这些特殊的性能为纳米材料开辟了非常广阔的应用前景，特别是在作为填料添加到树脂中，增强复合材料的某种性能方面得到了广泛的应用。但是，已有的研究和报道表明，纳米粒子/热固性树脂和热固性树脂复合材料的 性能一般都具有韧性强，強度高和耐燃性等特点，但是他们之间在韧性和阻燃性方面没有显著的差别，都不能满足现代エ业对高性能材料的要求。因此，对纳米粒子进行改性，添加到热固性树脂中，使之具有满足エ业生产、应用要求的性能是目前复合材料的研究領域的ー个热点。纳米ニ氧化钛纳米粒子以其具有无毒、无污染、纳米粒子易制备等特点具有广泛的应用前景，添加到热固性树脂中制备高性能的复合材料也成为研究的ー个热点，但是在研究中发现也存在着上述的缺陷。
技术实现思路
为了克服现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种纳米ニ氧化钛、超支化聚硅氧烷和磷杂非结构的分子结构，且含有活性阻燃、增韧基团的改性纳米ニ氧化钛/热固性树脂复合材料及其制备方法。实现本专利技术目的所采用的技术方案如下—种纳米ニ氧化钛/热固性树脂复合材料，按重量计，它包括100份热固性树脂和r5份表面改性纳米ニ氧化钛；优选包括100份热固性树脂和f 4份表面改性纳米ニ氧化钛；表面改性的纳米ニ氧化钛为纳米粒子表面以化学键的形式接枝表面改性超支化聚硅氧烷，其接枝率为15. 0wt°ri8. 0wt%;超支化聚硅氧烷为表面含有磷杂菲结构和羟基的超支化聚硅氧烷。所述的热固性树脂为氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂等或它们的任意组合。所述的改性纳米ニ氧化钛通过如下方法制备得到(I)在无水和氮气保护条件下，按摩尔比0.5:1 1:0. 5，将含环氧基团的三烷氧基硅氧烷与9，10- ニ氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物混合均匀形成混合物A ;再按质量比，将100份的混合物A与0. r4份催化剂ニ苯基磷混合均匀，加入到100飞00份的溶剂中，在搅拌条件下，升温至92-97°C，保持冷凝回流继续反应6 10小时；冷却后，经过滤去除催化剂，减压蒸馏去除溶剂干燥，得到含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷；(2)按摩尔比为1:0.5 1:1，将步骤⑴制得的含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷与含胺基的三烷氧基硅烷混合，形成混合物B ;按硅元素与水的摩尔比，将1(T18份蒸馏水与10份混合物B混合均匀，(也可按前述比例将将步骤(I)制得的含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷与含胺基的三烷氧基硅烷以及蒸馏水混合；)升温至50-80°C，继续反应4 8小时，经纯化、过滤、减压蒸馏，得到透明液体，再经纯化、过滤、蒸馏、真空干燥后，即得到一种含磷杂菲结构和羟基的表面改性超支化聚硅烷；(3)按质量比15 35:1，将步骤(2)制得的表面改性超支化聚硅氧烷与功能化纳米ニ氧化钛混合，超声处理0. 5^2小时，在温度为6(T80°C的条件下，恒温搅拌8 12小吋，反应结束后，抽滤，洗涤，得到表面改性纳米ニ氧化钛。所述的溶剂选自Cl 4的醇类。所述的含环氧基的三烷氧基硅烷为3-缩水油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，2_ (3，4-环氧环己烷基)こ基三甲氧基硅烷，2-(3，4-环氧环己烷烷基)こ基三こ氧基硅烷或它们的任意组合。所述的含胺基的ニ烧氧基娃烧为3_胺基丙基ニ甲氧基娃烧，Y-胺丙基ニこ氧基硅烷，或它们的任意组合。本专利技术技术方案还包括一种纳米ニ氧化钛/热固性树脂复合材料的制备方法，包括如下步骤(I)在无水和氮气保护条件下，按摩尔比0. 5ri0. 5，将含环氧基团的三烷氧基硅氧烷与9，10- ニ氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物混合均匀形成混合物A ;再按质量比，将100份的混合物A与0. f 4份催化剂ニ苯基磷混合均匀，加入到100飞00份的溶剂中，在搅拌条件下，升温至92、7°C，保持冷凝回流继续反应6 10小时；冷却后，经过滤去除催化剂，减压蒸馏去除溶剂干燥，得到含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷；(2)按摩尔比为1:0.5 1:1，将步骤⑴制得的含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷与含胺基的三烷氧基硅烷混合，形成混合物B ;按硅元素与水的摩尔比，将1(T18份蒸馏水与10份混合物B混合均匀，升温至50-80°C，继续反应41小吋，经纯化、过滤、减压蒸馏(80°C、1000Pa)，得到透明液体，再经纯化、过滤、蒸馏、真空干燥后，即得到一种含磷杂菲结构和羟基的表面改性超支化聚硅烷。(3)按质量比15:1 35:1，将步骤(2)制得的表面改性超支化聚硅氧烷与功能化纳米ニ氧化钛混合，超声处理0. 5^2小时，在温度为6(T80°C的条件下，恒温搅拌8 12小吋，反应结束后，抽滤，洗涤，得到表面改性纳米ニ氧化钛；(4)按重量计，将100份热固性树脂与1-5份步骤(3)得到的表面改性碳纳米管在热固性树脂熔融的温度下混合均匀，得到一种纳米ニ氧化钛/热固性树脂复合材料。将得到的改性环氧树脂倒入预热浇入模具中，于150°C真空脱泡I小时，再进行固化和后处理，自然冷却后脱摸，即得到固化的改性纳米ニ氧化钛/环氧树脂复合材料。所述的含环氧基的三烷氧基硅烷为3-缩水油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，2_ (3，4-环氧环己烷基)こ基三甲氧基硅烷，2-(3，4-环氧环己烷烷基)こ基三こ氧基硅烷或它们的任意组合。所述的含胺基的ニ烧氧基娃烧为3_胺基丙基ニ甲氧基娃烧，Y-胺丙基ニこ氧基硅烷，或它们的任意组合。与现有技术相比，本专利技术所取得的有益效果是1、本专利技术通过将热固性树脂和特定方法制备的表面改性纳米ニ氧化钛按照特定比例范围混合，所制备的改性纳米ニ氧化钛利用超支化聚硅氧烷空间立体球形结构的特点，经过一系列的反应，在纳米ニ氧化钛颗粒表面接枝大量的胺基活性反应·基团，为纳米颗粒在树脂基体中有良好的分散性和相容性。同时这些活性基团的存在，对纳米颗粒的改性与应用、新型高分子材料的研发、聚合物改性与高性能化、多官能化等方面的发展提供了思路。·3、在增韧、阻燃方面，不仅继承了纳米ニ氧化钛，超支化聚硅氧烷与含磷阻燃剂在提高阻燃性方面的优势，而且通过二者的化学結合，确保获得二者所产生的协同效应，从而得到更佳的阻燃性和韧性。4、本专利技术制备的改性纳米ニ氧化钛，纳米颗粒以化学键的形式接有含磷杂菲结构和羟基的超支化聚硅氧烷，所接枝的超支化聚硅氧烷，其含有的活性基团存在于纳米颗粒表面，在硅羟基的缩合反应发生时，只是把不同接枝点上的超支化聚硅氧烷链连接在一起，其上面的活性胺基依然发挥作用，生成的S1-O-Si结构仍为柔性链段。5、本专利技术提供的改性纳米ニ氧化钛颗粒的制备方法具有操作エ艺简单、原材料来源丰富、适用性广、无毒且无污染的特点。附图说明图1是本专利技术实施例六、一和三提供的纳米ニ氧化钛/环氧树脂复合材料与对比例提供的环氧树脂的氧指数对比图。图2是本专利技术实施例六、一和三提供的纳米ニ氧化钛/环氧树脂复合材料与对比例提供的环氧树脂的冲击强度对比图。图3是本专利技术实施例六、一和三提供的纳米ニ氧化钛/环氧树脂复合材料与对比例提供的环氧树脂的弯曲本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料，其特征在于:按重量计，它包括100份热固性树脂和1~5份改性纳米二氧化钛；所述的改性纳米二氧化钛为粒子表面以化学键的形式接枝表面改性超支化聚硅氧烷，其接枝率为15.Owt%~18.Owt%；所述的表而改性超支化聚硅氧烷为表面含有磷杂菲结构和羟基的超支化聚硅氧烷。
【技术特征摘要】
1.一种纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料，其特征在于按重量计，它包括100份热固性树脂和Γ5份改性纳米二氧化钛；所述的改性纳米二氧化钛为粒子表面以化学键的形式接枝表面改性超支化聚硅氧烷，其接枝率为15. Owt°ri8. Owt% ;所述的表而改性超支化聚硅氧烷为表面含有磷杂菲结构和羟基的超支化聚硅氧烷。2.根据权利要求1所述的一种改性纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料，其特征在于所述的热固性树脂为氰酸酯树脂、双马来酰亚胺树脂、环氧树脂，或它们的任意组合。3.根据权利要求1所述的一种改性纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料，其特征在于所述的改性纳米二氧化钛通过如下方法制备得到 (1)在无水和氮气保护条件下，按摩尔比O.5:广1: O. 5，将含环氧基团的三烷氧基硅氧烷与9，10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物混合均匀形成混合物A ;再按质量比，将100重量份的混合物A与O. f 4重量份催化剂二苯基磷混合均匀，加入到10(Γ500重量份的溶剂中，在搅拌条件下，升温至92、7°C，保持冷凝回流继续反应6 10小时；冷却后，经过滤去除催化剂，减压蒸馏去除溶剂干燥，得到含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷； (2)按摩尔比为1:0.5 1:1，将步骤(I)制得的含磷杂菲结构与羟基的三烷氧基硅烷与含胺基的三烷氧基硅烷混合，形成混合物B ;按硅元素与水的摩尔比，将1(Γ18份蒸馏水与10份混合物B混合均匀，升温至5(T80°C，继续反应Γ8小时，经纯化、过滤、减压蒸馏，得到透明液体，再经纯化、过滤、蒸馏、真空干燥后，即得到一种含磷杂菲结构和羟基的表面改性超支化聚硅烷； (3)按质量比15 35:1，将步骤(2)制得的表面改性超支化聚硅氧烷与功能化纳米二氧化钛混合，超声处理O. 5^2小时，在温度为6(T80°C的条件下，恒温搅拌8 12小时，反应结束后，抽滤，洗涤，得到表面改性纳米二氧化钛。4.根据权利要求1所述的一种改性纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料，其特征在于所述的溶剂选自Cf 4的醇类。5.根据权利要求1所述的一种改性纳米二氧化钛/热固性树脂复合材料，其特征在于所述的含环氧基的三烷氧基硅烷为3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，2-(3，4-环氧环己烷基)乙基三甲氧基硅烷，2-(3，4-环氧环己烷烷基)乙基三乙氧基硅烷或它们的任意组合；所述的含胺基的二烧氧基娃烧为3-胺基丙基二甲氧基娃烧,Y-胺丙基二乙氧基娃烧，或它们...
【专利技术属性】
技术研发人员：李良海，王作山，戚湧，袁红兵，冯锋，
申请(专利权)人：无锡南理工科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：
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