一种天然树脂复合材料的制备方法
本发明公开了一种天然树脂复合材料的制备方法。该方法中，环氧树脂体系采用固体环氧树脂和固体环氧树脂固化剂。首先将压电陶瓷粉末固体环氧树脂和环氧树脂固体固化剂粉末按适当比例均匀混合压制，然后通过预固化和后固化极化工艺制备出陶瓷-环氧树脂复合材料。
一种天然树脂复合材料的制备方法
本发明属于陶瓷聚合物复合材料领域，具体涉及一种天然树脂复合材料的制备方法。
陶瓷-聚合物复合材料是一种重要的新型材料。1978年，宾夕法尼亚州立大学材料实验室首次提出了压电陶瓷/聚合物复合材料的概念。近年来，在其理论研究、性能研究、制备工艺和应用开发等方面取得了许多重要成果。例如，它在介电材料、阻尼材料、水声材料的传感与控制、热释电材料等领域得到了广泛的研究和应用。
文献中报道的环氧树脂陶瓷复合材料主要以液态环氧树脂为基础，制备方法主要是聚合物成型法，如流延法、热轧法等。液态环氧树脂复合材料的制备存在以下几个不足：加入环氧树脂后压电陶瓷系统的粘度迅速增加，而压电陶瓷粉末环氧树脂与固化剂不易混合均匀，这必然导致材料和性能的不稳定；
混合过程中搅拌的气体不易逸出，固化后形成大量气孔，影响材料性能；通过添加溶剂稀释压电陶瓷/环氧树脂系统，然后蒸发。在溶剂蒸发过程中，压电陶瓷与环氧树脂之间的密度差异必然导致压电陶瓷颗粒在液态环氧树脂中发生一定程度的沉降，导致复合材料的结构和性能不均匀；环氧树脂完全固化后，形成致密的刚性三维网络结构，极化过程中偶极子难以极化，这使得压电陶瓷/环氧树脂复合材料难以极化。
粉末压制和烧结是制备无机非金属材料的常用方法。然而，通过将压电陶瓷固体环氧树脂和环氧树脂固体固化剂研磨成粉末、压制和固化，制备压电陶瓷/环氧复合材料的研究尚未见报道。
本发明的目的是提供一种性能稳定、压电常数高的天然树脂复合材料的制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种天然树脂复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1、将环氧树脂和固体环氧树脂固化剂研磨至5100μM粒径，然后按固体环氧树脂的质量分数：固体环氧树脂固化剂=1:0.080.4混合均匀，得到备用环氧树脂体系；
3、根据环氧树脂粉与胶粘剂的质量分数比100:0.52选择陶瓷环氧树脂粉和胶粘剂，将陶瓷环氧树脂粉和胶粘剂混合均匀，然后将陶瓷环氧树脂粉和胶粘剂放入模具中压制成薄片，得到陶瓷环氧树脂薄片；
4、将环氧树脂板在60150°C的预固化温度下保持2h，然后自然冷却至室温，得到预固化陶瓷环氧树脂板；将预固化的陶瓷环氧树脂板抛光并涂上电极极化，得到极化的陶瓷环氧树脂板；然后，将极化的陶瓷环氧树脂片置于比预固化温度高2030°C的后固化温度下放置1h，使树脂体系完全固化，得到后固化的陶瓷环氧树脂片；后固化陶瓷环氧树脂板进一步极化以获得产品。
固体环氧树脂的环氧当量为4005000g/eq。熔点范围为60150°C。
环氧树脂固化剂为固体胺或固体酸酐环氧树脂固化剂，其熔点范围为固体环氧树脂熔点的±10℃。
所述压电陶瓷片为锆钛酸铅压电陶瓷、钛酸铅压电陶瓷或铌酸盐压电陶瓷。
溶液聚乙二醇400或聚乙二醇600。
固体环氧树脂与固体环氧树脂固化剂的熔点差<20℃。
本发明具有以下有益效果：
该方法中，环氧树脂体系采用固体环氧树脂和固体环氧树脂固化剂。首先将压电陶瓷粉末固体环氧树脂和环氧树脂固体固化剂粉末按适当比例混合均匀压制，然后通过预固化、极化、固化和极化工艺制备陶瓷-环氧树脂复合材料；所获得的陶瓷-环氧树脂复合材料避免了在使用液态环氧树脂制备压电陶瓷复合材料时，由于添加压电陶瓷粉末后系统的高粘度而导致的不均匀混合，以及由于溶剂的稀释而导致压电陶瓷颗粒的沉降，从而在固化过程中形成孔隙。由于环氧树脂完全固化时的刚性链段，复合材料很难极化；本发明获得的压电陶瓷/环氧树脂复合材料具有性能稳定的特点。
通过片剂成型、预固化、极化、后固化和极化制备的环氧陶瓷复合材料具有较高的压电常数。
3、环氧树脂及其固化剂为固体。环氧树脂的软化点温度与固化剂的熔点之差不得超过20℃，即固体环氧树脂的软化点与固化剂的熔点匹配良好。
为了更好地理解本发明，将结合实施例进一步描述本发明的内容，但本发明的内容不限于以下实施例。
示例1：
将固体环氧树脂cyd017固体环氧树脂固化剂苯酐压电陶瓷pMN研磨至1050μπι，按照cyd017：苯酐：ΡΜΝ，cyd017与pMN的比例为1:0.15:5，然后用聚乙烯醇粘合剂加入cyd017苯酐和pMN总重量的0.5%。将粘合剂在30Mpa压力下压成薄片，置于130°C的电动恒温干燥箱中干燥1h，然后冷却至室温。陶瓷-环氧树脂复合材料的制备方法是：将薄片抛光镀银，在100°c8kv下极化20min，然后在150°C下保持2h，然后进行第二次极化。复合材料的压电电压常数为16pc/n。
示例2：
将固体环氧树脂固化剂二氨基二苯基甲烷压电陶瓷pZT研磨至6080μm将固体环氧树脂d.e.r.692：二氨基二苯甲烷：压电陶瓷pZT以1:0.30:10的质量分数混合，并添加占固体环氧树脂d.e.r.692二氨基二苯甲烷和陶瓷pZT总重量1.5%的pVA粘合剂。将粘合剂在50Mpa压力下压成薄片，置于90°C电动恒温干燥箱中干燥1h，然后冷却至室温。陶瓷-环氧树脂复合材料的制备方法为：将薄片抛光并涂上银，在80 c6kv下极化15min，然后在120 C下保持3h，然后进行第二次极化。复合材料的压电电压常数为23pc/n。
示例3：
它包括以下步骤：
一、 将固体环氧树脂和固体环氧固化剂研磨至5μπι粒径，然后按固体环氧树脂的质量分数：固体环氧树脂固化剂=1:0.08混合均匀，得到备用环氧树脂体系；固体环氧树脂为cyd019，环氧树脂固化剂为苯酐。
.%26nbsp;%26nbsp;将陶瓷片研磨球磨至5μπι粒径，得到压电陶瓷粉体；根据环氧树脂体系与陶瓷粉体的质量分数比为1:3，选择环氧树脂体系和压电陶瓷粉体，将陶瓷粉体加入环氧树脂体系中混合均匀，得到陶瓷环氧树脂粉体；陶瓷板为ΡΜΝ
.%26nbsp;%26nbsp;按电瓷/环氧树脂粉与胶粘剂的质量分数比100:0.5，选择陶瓷环氧树脂粉和胶粘剂，将陶瓷环氧树脂粉和胶粘剂混合均匀，放入模具中，压成薄片，得到陶瓷环氧树脂薄片；粘合剂为pEG400。
.%26nbsp;%26nbsp;将环氧树脂板保持在135°C的预固化温度下IH，然后自然冷却至室温，得到预固化陶瓷环氧树脂板；将预固化的陶瓷环氧树脂板抛光并涂上电极极化，得到极化的陶瓷环氧树脂板；然后，将极化陶瓷环氧树脂片置于160℃的后固化温度下放置4H，使树脂体系完全固化，得到后固化陶瓷环氧树脂片；后固化陶瓷环氧树脂板进一步极化以获得产品。
示例4：
它包括以下步骤：
一、 将天然树脂和固体环氧固化剂研磨至100μM粒径，然后按固体环氧树脂的质量分数混合均匀：固体环氧树脂固化剂=1:0.4，得到备用环氧树脂体系；固体环氧树脂为cyd011，环氧树脂固化剂为4-氯-o-苯二胺。
.%26nbsp;%26nbsp;按照陶瓷环氧树脂粉末与粘合剂的质量分数比100:2选择陶瓷环氧树脂粉末和粘合剂，将陶瓷环氧树脂粉末与粘合剂混合均匀，然后将陶瓷环氧树脂粉末放入模具中压制成薄片，得到陶瓷环氧树脂薄片；粘合剂为peg600。
.%26nbsp;%26nbsp;将陶瓷环氧树脂板在75°C的预固化温度下保持2h，然后自然冷却至室温，得到预固化的陶瓷环氧树脂板；将预固化的陶瓷环氧树脂板抛光并涂上电极极化，得到极化的陶瓷环氧树脂板；然后，将极化陶瓷环氧树脂片置于100℃的后固化温度下放置3h，使树脂体系完全固化，得到后固化陶瓷环氧树脂片；后固化陶瓷环氧树脂板进一步极化以获得产品。
1、一种天然树脂复合材料的制备方法，其特征在于将环氧树脂和固体环氧树脂固化剂分别粉碎至5100μM粒径。
2、根据权利要求1所述的天然树脂复合材料的制备方法，其特征在于，将所述陶瓷片研磨至510ym的粒径，得到压电陶瓷粉末。
3、根据权利要求1所述的一种天然树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述陶瓷环氧树脂粉末和粘合剂是按照环氧树脂粉末与粘合剂的质量分数比100:0.52来选择的。
2015年3月25日申请日期：2013年9月22日优先权日期：2013年9月22日
张国芳申请人：张国芳
