度为60°C，研磨时间20分钟。
[0024] 环氧树脂：改性粉煤灰：低分子量聚酰胺的质量比为100 : 110 : 70,室温下固 化成型48小时。
[0025] 实施例3
[0026] 工艺步骤同实施例1，只是配方及工艺参数不同：粉煤灰：顺丁烯二酸酐：苯乙 烯：偶氮二异丁腈的质量比为100 : 7 : 6 : 0.6;粉煤灰和偶氮二异丁腈混合研磨的时 间20分钟，四组分加热混合研磨温度为70°C，研磨时间40分钟。
[0027] 环氧树脂：改性粉煤灰：低分子量聚酰胺的质量比为100 : 120 : 80,室温下固 化成型72小时。
[0028] 实施例4
[0029] 工艺步骤同实施例1，只是配方及工艺参数不同：粉煤灰：顺丁烯二酸酐：苯乙 烯：偶氮二异丁腈的质量比为100 : 7 : 4 : 0.5;粉煤灰和偶氮二异丁腈混合研磨的时 间20分钟，四组分加热混合研磨温度为60°C，研磨时间28分钟。
[0030] 环氧树脂：改性粉煤灰：低分子量聚酰胺的质量比为100 : 116 : 73,室温下固 化成型70小时。
[0031] 实施例5
[0032] 工艺步骤同实施例1，只是配方及工艺参数不同：粉煤灰：顺丁烯二酸酐：苯乙 烯：偶氮二异丁腈的质量比为100 : 6 : 6 : 0.3;粉煤灰和偶氮二异丁腈混合研磨的时 间10分钟，四组分加热混合研磨温度为70°C，研磨时间35分钟。
[0033] 对比例
[0034] 粉煤灰未经过改性处理，而是直接将未改性的粉煤灰添加到环氧树脂中。该对比 例的制备方法为：
[0035] 按质量比，环氧树脂：粉煤灰：低分子量聚酰胺为100 : 110 : 75,将上述组分称 量后混合，室温下固化成型得到环氧树脂-粉煤灰复合材料。性能评价方式及实行标准：
[0036] 将按上述各实施例制备的材料样品和对比例的材料样品分别按ASTM D790标准测 试弯曲强度、按ASTM D256标准测试冲击强度，测试的结果见表1。
[0037] 表1实施例1~5及对比例的性能测试结果
[0038]
[0039] 从表1可以看出，实施例1和对比例
中的环氧树脂与粉煤灰质量比均为 100 : 110,但实施例1的弯曲强度和冲击强度均高于对比例，可见，将粉煤灰改性后添加到 环氧树脂中制成的复合材料（实施例1~5)，其弯曲强度和冲击强度均高于直接将粉煤灰 添加到环氧树脂中制成的复合材料（对比例）。这说明对粉煤灰的改性有利于提高复合材 料的力学性能，使制得的改性粉煤灰环氧树脂复合材料的力学性能更好。
[0040] 本发明的工艺机理在于，利用粉煤灰粒度较细、表面积大、表面疏松多孔且具有一 定的活性基团、具有较强的吸附能力的特点，先使粉煤灰和偶氮二异丁腈研磨混合，使作为 引发剂的偶氮二异丁腈吸附到粉煤灰的表面和疏松多孔结构中，然后再与顺丁烯二酸酐和 苯乙烯于加热的条件下混合研磨反应。通过这种力化学的方法，使粉煤灰上吸附和嵌入的 偶氮二异丁腈引发顺丁烯二酸酐和苯乙烯这两种单体在粉煤灰表面和多孔结构上发生接 枝共聚反应，从而使顺丁烯二酸酐和苯乙烯的共聚物接枝和包覆在粉煤灰粒子表面。
[0041] 通过本发明对粉煤灰粒子表面进行有机化改性，可以增强无机的粉煤灰与有机的 环氧树脂的界面结合；粉煤灰粒子表面接枝和包覆的顺丁烯二酸酐具有的酸酐基团可以与 环氧树脂的环氧基团发生化学反应，参与到环氧树脂的固化反应中，可形成粉煤灰与环氧 树脂的界面化学键结合，使二者界面结合更加紧密；粉煤灰粒子表面接枝和包覆的顺丁烯 二酸酐具有的酸酐基团还可以与低分子量聚酰胺的酰胺基团发生化学反应，使作为环氧树 脂固化剂的低分子量聚酰胺在环氧树脂和粉煤灰之间起到偶联的作用，使后二者界面结合 紧密，从而使制得的环氧树脂-改性粉煤灰复合材料具有良好的力学性能。
【主权项】
1. 一种添加改性粉煤灰的环氧树脂复合材料制备方法，其特征在于，包括下述步骤： (1) 按质量比，粉煤灰：偶氮二异丁腈=100 : 0. 3~0. 6,将该两组分室温下研磨混 合均匀； (2) 按质量比，粉煤灰：顺丁烯二酸酐：苯乙烯=100 : (5~7) : (4~6)，将顺丁 烯二酸酐和苯乙烯加入步骤（1)的两组分混合物中，在加热条件下混合研磨，得到改性粉 煤灰； (3) 按质量比，环氧树脂：改性粉煤灰：低分子量聚酰胺=100 : (100~ 120) : (70~80)，将该三组分混合均匀，室温下固化成型，得到添加改性粉煤灰的环氧树 脂复合材料。2. 如权利要求1所述的添加改性粉煤灰的环氧树脂复合材料制备方法，其特征在于， 步骤（2)所述的加热混合研磨是在带有加热器的球磨机中完成的。3. 如权利要求1或2所述的添加改性粉煤灰的环氧树脂复合材料制备方法，其特征在 于，所述加热混合研磨的温度为60~70°C，加热混合研磨的时间为20~40分钟。4. 如权利要求1所述的添加改性粉煤灰的环氧树脂复合材料制备方法，其特征在于， 步骤（3)所述室温下固化成型的时间为48~72小时。
【专利摘要】本发明公开了一种添加改性粉煤灰的环氧树脂复合材料制备方法，其特征在于，将粉煤灰先与偶氮二异丁腈研磨混匀后，再与顺丁烯二酸酐和苯乙烯在加热的条件下混合研磨，制得改性粉煤灰，再将环氧树脂、改性粉煤灰、低分子量聚酰胺按一定质量比混合后固化得到改性粉煤灰-环氧树脂复合材料。本发明制备的复合材料具有良好的力学性能，且成本低、制备工艺简单、易于操作，适合大规模工业化生产。
【IPC分类】C08L63/00, C08K11/00, C08L77/00, C08K9/04
【公开号】CN104910587
【申请号】CN201510333315
【发明人】杨晓明
【申请人】陕西理工学院
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月16日