聚合物-納米Si-,3-N-,4-復(fù)合材料的制備與研究.pdf

1、聚合物基納米復(fù)合材料是以聚合物為基體，分散相中至少有一維小于100納米的新型復(fù)合材料。聚合物基納米復(fù)合材料由于既保持了聚合物基體本身的各種優(yōu)異性能，又能充分發(fā)揮納米單元的特異性能，還可抑止納米單元的氧化和聚集，使體系具有較高的長效穩(wěn)定性。本論文以納米Si<,3>N<,4>粉體為填充物，圍繞聚合物/納米Si<,3>N<,4>復(fù)合體系進(jìn)行了一系列的研究工作： 1．納米Si<,3>N<,4>粉體的表面改性 本論文嘗試采用小分子

2、偶聯(lián)劑對納米Si<,3>N<,4>粉體進(jìn)行表面改性處理，并使用沉降實(shí)驗(yàn)、FTIR、TGA、粒徑測試、表面接觸角測試等方法對改性粉體進(jìn)行表征。沉降實(shí)驗(yàn)顯示使用KH-845-4處理納米Si<,3>N<,4>粉體可明顯提高其在MMA中的分散穩(wěn)定性，使用NDZ-102處理納米Si<,3>N<,4>粉體可明顯提高其在甲苯中的分散穩(wěn)定性。對于這兩種偶聯(lián)劑改性的粉體，F(xiàn)TIR分析其表面改性均屬于化學(xué)包覆改性，熱重分析表明其表面均包覆了一定量的偶聯(lián)劑，

3、粒徑分布分析均顯示改性后粒子粒徑較改性前明顯降低。 2．MMA/納米Si<,3>N<,4>復(fù)合體系聚合過程的研究及動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析 本論文利用示差掃描量熱儀(DSC)對MMA/納米Si<,3>N<,4>體系的聚合過程進(jìn)行研究，著重考察了聚合溫度，納米Si<,3>N<,4>粉體加入量及引發(fā)劑AIBN用量對體系聚合速率的影響。結(jié)果表明：升高聚合反應(yīng)溫度，增大引發(fā)劑用量，均可使體系的凝膠效應(yīng)提前出現(xiàn)，聚合速率增大；而納米Si<

4、,3>N<,4>粉體的加入對體系的聚合起到延緩的作用，且隨著加入量的增加，聚合速率逐漸降低。從動(dòng)力學(xué)推導(dǎo)結(jié)論可得，70℃時(shí)初始階段聚合反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程可表示為 R<,p>=K[Si<,3>N<,4>]<'-0.14>[AIBN]<'00.79>[MMA]。 PIVIMA/納米Si<,3>N<,4>體系的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能分析表明，隨著體系納米粉體添加量的增加，體系的Tan δ、儲(chǔ)能模量E′、損耗模量E″均呈現(xiàn)規(guī)律性的變化：Tan

5、 δ曲線顯示添加了不多于2％的Si<,3>N<,4>粉體的PMMA復(fù)合體系的Tg都比純PMMA的Tg高，且隨著粉體用量的增加，復(fù)合材料的Tg先上升后下降；隨納米粉體用量的增加，儲(chǔ)能模量先增大再減小，但添加了納米粉體的體系要高于未加入粉體的體系；損耗模量峰的高度先減小再增大，但均低于純體系的峰高。 3．PPS/納米Si<,3>N<,4>復(fù)合材料的制備與表征 分別使用表面改性過的納米Si<,3>N<,4>粉體，微米Si<,3

6、>N<,4>粉體為填充料(按配方需要加入GF的按20％加入量在造粒時(shí)引入)，按配方進(jìn)行共混制備納米復(fù)合材料。并采用拉伸性能測試、沖擊性能測試、DMTA測試對其性能進(jìn)行表征。結(jié)果顯示：(1)納米Si<,3>N<,4>粉體填充PPS復(fù)合體系的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能隨粉體添加量的增加而呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。添加適量的納米粉體，可較好的改善體系的拉伸和沖擊性能。(2)納米級(jí)粉體、微米級(jí)粉體、納米粉體/GF填充PPS復(fù)合體系對比來看，粉體添加量分別為0.8％、