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《江苏大学》 2009年
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溶液插层制备环氧树脂改性硅树脂/蒙脱土纳米复合材料及其性能

何坤  
【摘要】: 有机硅树脂具有优异的热稳定性、电绝缘性能、憎水性、耐臭氧和耐候性能,对绝大多数含水的化学试剂,如稀矿物酸的耐腐蚀性能良好,但是在固化性,黏结性,配伍性,生产成本、力学性能等方面存在着不足,限制了其应用范围,本文采用溶液插层聚合法,利用有机蒙脱土对有机硅树脂进行改性,改性有机硅树脂的机械性能、阻燃性能和耐水性能。 首先通过离子交换,将十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)插层进入钠基蒙脱土(Na-MMT)片层中,制备了有机蒙脱土(OMMT)。并利用X射线衍射(XRD)对钠基蒙脱土和有机蒙脱土进行了测定,结果表明,CTAB插层进入了蒙脱土的片层之间,显著增加了蒙脱土的层间距。 单一的有机硅树脂力学性能较差,因此利用E-50环氧树脂对有机硅树脂进行改性,制备了不同含量的环氧树脂改性有机硅树脂复合材料,并测定了试样的硬度、冲击强度、拉伸强度、压缩强度。研究发现:环氧树脂能在很大程度上提高机硅树脂的机械性能,当环氧树脂质量分数在30%时,其力学性能最佳,拉伸强度为1.988 MPa,冲击强度1.7739 kJ/m~2,硬度131.4,压缩强度为12 MPa。 利用溶液插层聚合法制备了不同含量的环氧树脂改性有机硅树脂插层有机蒙脱土纳米复合材料的乳液,并对其固化条件进行了研究。研究发现:当使用单纯的三乙醇胺、聚酰胺固化时,其固化周期比较长,室温固化时间达3周之久,而使用706固化剂(钛酸三异丙醇叔胺酯)和三乙醇胺联合固化,固化时间可以缩短为4小时,由于有机硅树脂为缩聚型的易发泡(温度为75℃时),因此固化时在真空条件下进行。 对固化后的试样进行了硬度、冲击强度、拉伸强度、压缩强度,耐热性能测试,并利用XRD对不同质量分数的有机蒙脱土纳米复合材料的层间距进行测试,测试发现:环氧树脂改性的有机硅树脂分子链已经进入有机蒙脱土片层间。 对冲击后的断面利用扫描电镜进行了微观分析,表明PLS纳米复合材料的断裂是韧性断裂。通过实验确定了有机蒙脱土、环氧树脂、有机硅树脂等组分的质量分数对复合材料性能的影响,材料力学性能最佳质量分数的配比为:有机蒙脱土:环氧树脂:有机硅树脂=6:30:70。 对制备的复合材料进行了耐水性能测试以及阻燃性能的测试,研究发现随添加的蒙脱土质量的增加,耐水性能和阻燃性能增加,但是环氧树脂的加入虽然改善了材料的机械性能但是会导致阻燃性能和热性能的降低。 利用透射电镜对材料的内部微观结构进行了分析,研究发现:环氧树脂改性的有机硅树脂已经进入蒙脱土片层间,形成了明暗条纹相间的结构;整个区域中并非是完全有序的插层结构,而是基本有序、局部剥离的结构形式。有机蒙脱土片层大都以弯曲形式存在,表明蒙脱土片层在外界作用力的作用下具备一定的柔性,能够承受一定的变形。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TB383.1

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