環(huán)氧樹脂-蒙脫土納米復(fù)合材料的研制.pdf

1、環(huán)氧樹脂酸酐固化物由于具有較好的物理和電氣性能等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于電子電氣領(lǐng)域。然而質(zhì)脆、抗沖擊性差等缺點限制了環(huán)氧樹脂在其它領(lǐng)域的應(yīng)用。常用的改性環(huán)氧樹脂的方法如彈性體改性、熱塑性樹脂改性等在提高了環(huán)氧樹脂韌性的同時降低了其耐熱性。近年來，隨著納米材料的出現(xiàn)和納米技術(shù)的發(fā)展，聚合物/蒙脫土納米復(fù)合材料以其優(yōu)異的綜合性能引起了人們的廣泛關(guān)注，因而利用層狀硅酸鹽通過插層復(fù)合法制備有機一無機雜化材料，已逐漸成為一大研究熱點，環(huán)氧樹脂的改性研

2、究工作也因此進(jìn)入了一個全新的時期。 本文利用有機化的蒙脫土(以下簡稱蒙脫土)為改性劑，以甲基納迪克酸酐為固化劑來制備環(huán)氧樹脂/蒙脫土復(fù)合材料。環(huán)氧樹脂和固化劑能夠在蒙脫土片層之間交聯(lián)固化，通過固化放熱使得蒙脫土片層剝離，從而制得了環(huán)氧樹脂/蒙脫土納米復(fù)合材料。運用正交設(shè)計方法優(yōu)化了復(fù)合材料的制備工藝。對所制得復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)和宏觀性能進(jìn)行了表征測試。利用x射線衍射儀(XRD)測試了分散在環(huán)氧樹脂基體中蒙脫土的層間距，用原子力顯

3、微鏡(AFM)和掃描電子顯微鏡(SEM)分別觀察了環(huán)氧樹脂/蒙脫土復(fù)合材料的表面形貌和沖擊斷口形貌，研究了該復(fù)合材料的兩相結(jié)構(gòu)，并討論了環(huán)氧樹脂和蒙脫土的混合溫度(下文簡稱混合溫度)對復(fù)合材料兩相結(jié)構(gòu)的影響。同時用熱重分析儀、馬丁耐熱試驗儀、沖擊試驗儀、介損分析儀等儀器研究了該復(fù)合材料的耐熱性能、機械性能、介電性能。對復(fù)合材料的表征測試結(jié)果表明：在優(yōu)化的工藝條件下制得的環(huán)氧樹脂/蒙脫土復(fù)合材料為部分剝離型的納米復(fù)合材料；而且該復(fù)合材料中

4、蒙脫土的分散程度也與混合溫度有關(guān)，混合溫度為90<'。>C時所得復(fù)合材料中蒙脫土的分散性較好；與未改性環(huán)氧樹脂相比，復(fù)合材料的馬丁耐熱溫度和沖擊強度分別提高了10℃和31.6[％]，通過分析復(fù)合材料的SEM和AFM圖，可知復(fù)合材料的耐熱性和抗沖擊性均與復(fù)合材料中蒙脫土的分散程度有關(guān)，而且復(fù)合材料的抗沖擊性還與樹脂基體和蒙脫土粒子的界面粘接有關(guān)；通過研究復(fù)合材料的兩相結(jié)構(gòu)與沖擊韌性的關(guān)系，推斷出蒙脫土增韌環(huán)氧樹脂的增韌機理為基體的剪切屈服