偶联剂表面改性之后，与树脂基体能够更好地融合，因此对树 脂的补强增初效果更佳。
[0078] (2)不同活性化C〇3晶须添加量对EP胶复合材料冲击性能的影响如表2所示。 W巧]表2
[0080]
阳0川注:在运组实验中，固定纯环氧树脂E-51与低分子聚酷胺树脂固化剂651的质量 比为2:1。
[0082]根据表2实验数据可知，活性化C〇3晶须添加量为环氧树脂E-51质量的4%时，EP胶复合材料的冲击强度达到最大，达到17. 3258kJ/m2。出现运个结果是因为当活性化C〇3晶 须的添加量过小时，W团聚态形式存在于树脂基体中的化C〇3晶须粒子团之间发生挤压变 形的几率小，即粒子团始终W团聚态形式存在，因而在与EP胶复合时无法发挥出应有的增 初功效。当填料用量逐渐加大时，粒子团之间发生挤压变形的几率也随之增大，活性化0)3 晶须得W分散为纳米粒子，在EP胶受到冲击时产生银纹吸收冲击能量，从而提高复合材料 的冲击强度；当CaC〇3晶须添加量过大时，超出了树脂基体所能承受的饱和量，多余的粒子 又形成了大尺寸的粒子团，在EP胶受到冲击时易引发树脂的破坏性开裂，使得整个体系的 冲击强度急速降低。为了验证运个理论，做了一组化C〇3晶须添加量为10%的检验实验，所 得EP胶复合材料的无缺口冲击强度为6. 3241kJ/m2,比添加量为4%时的冲击强度下降了 63. 5%之多。
[0083] (3)本发明对EP胶复合材料力学性能的提升效果如表3所示。
[0084] 表 3 阳0化]
[0086] 表3中试样的成分配比为：
[0087] a.空白样：纯环氧树脂E-51 :低分子聚酷胺树脂固化剂651 = 2:1。
[0088]b.侣酸醋偶联剂改性化C〇3晶须-EP胶复合材料：活性化C03晶须：纯环氧树脂 E-51 :低分子聚酷胺树脂固化剂651=2:50:25(即活性化C〇3晶须添加量为环氧树脂E-51 质量的4%)。
[0089] 用经侣酸醋偶联剂表面改性得到的化C〇3晶须对EP胶进行填充增初，当化C0 3晶 须添加量为环氧树脂质量4%的最佳添加量时，制得的EP胶复合材料的拉伸强度与空白样 相比提高了 57. 35%，压缩强度提高了 58. 70%，弯曲强度提高了 53. 97%，无缺口冲击强度 提高了 44. 4%，各项力学性能指标均有显著提升，说明经侣酸醋偶联剂表面改性的化0)3晶 须对EP胶的补强增初、改善力学性能具有十分良好的效果。
[0090] 2.其他效果比较
[0091] (l)CaC〇3晶须与其他常用晶须（如SiC、Al2〇3、ZnO等）相比，单价（数据来自某 网站采购批发网的报价）如表4所示。
[0092] 表 4
[0093]
[0094] 由表4可知，与选择其他常用晶须（如SiC、Al2〇3、ZnO等）相比，化C〇3晶须具有 明显的价格优势。
[00巧]似采用活性化C化晶须填充EP胶，增初效果明显优于用其它形貌的活性CaO)3(例如立方形、纺键形、短棒状等）填充，原因是晶须具有其他形貌晶体无可匹敌的高 长径比，其内部原子排列高度有序，运使得晶须拥有强度大、模量高的明显优势。普通形貌 的轻巧总体上只能当作填料使用，降低成本，但通常会造成材料总体强度的下降，而化C〇3 晶须不仅能够增容降本，还能使复合材料承受非常大的冲击性，其纤维状结构对于维持制 品尺寸的稳定性也有一定帮助。W下是将不同形貌的改性后的化C〇3填料添加到EP胶中制 得的复合材料的冲击性能（用无缺口冲击强度0i表示）实验结果对比情况如表5所示， 其中EP胶复合材料由环氧树脂E-51、固化剂651和化C〇3填料S部分组成，环氧树脂E-51 与CaC〇3填料的质量比为100:6,环氧树脂E-51与固化剂651的质量比为2:1。
[0096]表 5
[0097]
[0098]
[0099] 由表5中数据可知，EP胶复合材料的冲击强度与所添加的活性化C〇3填料的长径 比呈正相关关系，即填料的长径比越大，对EP胶的补强增初效果越好。
[0100] (3)查阅国内外相关文献，采用文献中公开的其他表面改性剂（采用文献中最佳 量）改性得到的化0)3晶须增强增初EP胶的结果与本发明作对比，选择弯曲强度（0b)作 为主要对比指标，结果如表6所示。
[0101] 表 6 阳 102]
[0103] 从表6数据中可看出，采用改性化0)3晶须对EP胶进行补强增初的现有技术中， 使用丫-氨丙基S乙氧基硅烷和铁酸醋偶联剂改性得到的化C〇3晶须对EP胶抗弯性能的 提升效果较好（与EP胶空白样相比，弯曲强度分别提高了59. 52%和46. 77%);本发明的 优势在于，保证EP胶抗弯性能大幅提升（比空白样提高了57. 14%)的同时，活性化C〇3晶 须填料的用量很小（仅为环氧树脂质量的4%)。
[0104] W上内容不能认定本发明具体实施只局限于运些说明，对于本发明所属技术领域 的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思前提下，还可W做出若干简单推演或替换，都应 当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
【主权项】
1. 一种活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特征在于，包括以下 步骤： 51、 碳酸钙晶须的表面改性：将碳酸钙晶须预热后，加入铝酸酯偶联剂对碳酸钙晶须进 行表面改性，制得活性碳酸钙晶须； 52、 制备环氧树脂胶粘剂复合材料：将步骤Sl制得的活性碳酸钙晶须添加到环氧树脂 中并充分混合均匀得环氧树脂复合材料初品，然后再向环氧树脂复合材料初品中加入固化 剂混合均匀，制得环氧树脂胶粘剂复合材料。2. 根据权利要求1所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特 征在于，步骤Sl中碳酸钙晶须的制备方法如下：将生石灰或氧化钙经消化、陈化后得浆料， 将所述浆料注入超重力反应器中，通入二氧化碳反应得到碳酸钙晶须。3. 根据权利要求2所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特 征在于，采用无机酸控制碳酸钙晶须的晶型。4. 根据权利要求3所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特 征在于，所述无机酸为磷酸。5. 根据权利要求1所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特 征在于，步骤Sl中碳酸钙晶须表面改性的条件为：铝酸酯偶联剂与碳酸钙晶须的质量比为 1-4:100,改性温度为25-100°C，改性时间为10_60min，搅拌速率为500-1000rpm。6. 根据权利要求5所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其 特征在于，所述碳酸钙晶须表面改性的条件为：铝酸酯偶联剂与碳酸钙晶须的质量比为 3. 5:100,改性温度为90°C，改性时间为25min，搅拌速率为600rpm。7. 根据权利要求1所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特 征在于，步骤S2中所述活性碳酸钙晶须与环氧树脂的质量比为4:100。8. 根据权利要求1或7所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法， 其特征在于，步骤S2中所述活性碳酸钙晶须与环氧树脂是在三辊研磨机中充分混合均匀 的，所述三辑研磨机的转速为30-210r/min。9. 根据权利要求1所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，其特 征在于，步骤S2中所述固化剂与环氧树脂的质量比为1:2。10. 根据权利要求1或9所述的活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法， 其特征在于，所述固化剂为聚酰胺树脂。
【专利摘要】本发明公开了一种活性碳酸钙晶须改善环氧树脂胶粘剂力学性能的方法，属于环氧树脂胶粘剂增韧改性技术领域，所述方法包括碳酸钙晶须的表面改性、制备环氧树脂胶粘剂复合材料两个步骤。本发明成本低、操作简单，除了能够明显提高环氧树脂胶粘剂的压缩强度、弯曲强度、拉伸强度和无缺口冲击强度等力学指标以外，不会对环氧树脂胶粘剂的耐热性和刚性产生影响。
【IPC分类】C09J163/00, C09J11/04
【公开号】CN105199640
【申请号】CN201510653499
【发明人】童张法, 曾美琪, 李立硕, 贺鑫
【申请人】广西大学, 广西碳酸钙产业化工程院有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月10日