環(huán)氧樹脂-納米SiO-,2-雜化材料的制備及性能研究.pdf

1、本文突破傳統(tǒng)采用正硅酸乙酯或金屬烷氧基化合物在酸或堿的催化下發(fā)生水解、縮合制備納米雜化材料的方法。采用廉價易得的硅酸鹽，通過溶膠—凝膠法制備出聚硅酸溶膠，并對其表面進行了接枝改性，經(jīng)原位聚合方法制備了含柔性鏈的環(huán)氧樹脂(EP)/納米SiO2及超支化聚合物的環(huán)氧樹脂(EP)/納米SiO2兩種不同接枝類型的雜化材料。 1.采用—NCO質(zhì)量分數(shù)的測定、紅外光譜(FTIR)表征及粒徑測試對納米接枝產(chǎn)物進行表征，結(jié)果表明：柔性鏈和超支化聚

2、合物已分別被成功接枝到聚硅酸溶膠表面，且聚硅酸溶膠中的SiO2粒子尺寸大部分都是在10-40nm范圍之內(nèi)。原子力顯微鏡(AFM)測試結(jié)果也表明了接枝改性后的納米SiO2能均勻分散于環(huán)氧樹脂基體中，并且在雜化材料中以鍵能的方式相結(jié)合。 2.對固化體系進行DSC非等溫固化動力學(xué)研究，結(jié)果表明：納米SiO2的添加對于材料的固化工藝溫度影響不大，并通過外推法確定了最佳的固化工藝。通過Kissinger和Crane法，得出了材料的固化反應(yīng)

3、動力學(xué)參數(shù)，從而求出了固化動力學(xué)方程。 3.通過對材料的沖擊、彎曲、拉伸等靜態(tài)力學(xué)性能研究表明：對于純環(huán)氧樹脂，納米SiO2的添加能有效改善環(huán)氧樹脂的韌性，沖擊強度最大能提高8.96 kJ/㎡，拉伸強度提高42％，彈性模量增加1.14 GPa，斷裂伸長率也提高了4.14％，其中接枝超支化的納米雜化材料由于超支化的本身特點及能與納米粒子的協(xié)同效應(yīng)，其沖擊性能更佳。 4.采用SEM對沖擊斷裂形貌進行分析，可知接枝柔性鏈的納米

4、雜化材料是通過柔性鏈的橋梁作用，使無機組分與有機組分之間形成柔性界面層，從而提高兩者的相互作用，而接枝超支化聚合物的納米雜化材料是通過微觀相分離和空穴化來能起到傳遞應(yīng)力，阻止裂紋擴張的。 5.蠕變和應(yīng)力松弛實驗結(jié)果表明：納米SiO2無機網(wǎng)絡(luò)的加入，使固化體系網(wǎng)絡(luò)中的交聯(lián)點增加，雜化材料的蠕變和應(yīng)力松弛性能都有所改善，在納米含量為3wt％時，材料的位移降低了42μm，從而提高了材料的尺寸穩(wěn)定性和抗形變性能力。 6.通過DM

5、A分析表明：隨著納米SiO2含量的增加，能有效改善材料在玻璃態(tài)時的儲能模量(E'g)。與純環(huán)氧樹脂相比，雜化材料在橡膠態(tài)時的儲能模量(E'r)提高了5～20倍，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tα)也由于剛性粒子的引入提高了5～16℃，故而納米SiO2的添加，不僅能使雜化材料獲得較高的模量，同時也能保持較好的耐熱性能。 7.通過DSC、TG、HDT及維卡軟化點測試，結(jié)果表明：由于納米SiO2無機網(wǎng)絡(luò)的形成抑制了聚合物的分子鏈運動，使得材料的玻璃