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《武汉大学》 2005年
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聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究

刘黎明  
【摘要】:高分子纳米复合材料是由分散相的大小为纳米级的微粒分散体系与聚合物复合所得的材料,它能明显提高体系的物性,所以聚合物基纳米复合材料迅速发展为最先进的复合材料之一。在聚合物基纳米复合材料中,其中聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料在制备方法、结构、性能及应用方面优点突出,已成为当前基础研究和应用开发的热点。 本文成功制备了一系列环氧树脂/累托土、环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料,测量了复合材料的力学、热学性能,并用X射线衍射仪、红外分光光度计和正电子谱学技术研究了复合材料的微观结构,并对环氧树脂/累托土复合材料与环氧树脂/蒙脱土复合材料的微结构和宏观性能进行了比较。主要内容如下: 1.制备了累托土重量百分比含量分别为0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、2.0%的环氧树脂/累托土纳米复合材料。XRD研究表明,累托土在环氧基体中较易被剥离成纳米片状。利用冲击、拉伸实验仪及DSC分析仪研究了复合材料的宏观性能,结果表明,只需添加0.5%的有机累托土,纳米复合材料的冲击性能、断裂伸长率、耐热性能就得到很大提高。利用正电子寿命谱技术研究了材料的自由体积及界面特性,结果表明,发现累托土的加入没有改变环氧树脂中的平均自由体积孔洞的大小,但减少了树脂的自由体积浓度。且累托土片层与环氧基体之间形成了界面层。 2.制备了环氧当量分别为188、222、263、550、1110g/mol的环氧树脂/累托土纳米复合材料以研究环氧当量对复合材料微结构与宏观性能的影响。XRD研究表明,环氧当量越高,越易生成剥离型纳米复合材料。环氧当量较低时,生成以插层型为主的复合材料。利用冲击、拉伸实验仪及DSC分析仪研究了复合材料的宏观性能,结果表明,随着环氧当量的提高,无论是纯环氧树脂或纳米复合材料的冲击强度和玻璃化转变温度都下降,但纳米复合材料的力学和热学性能都优于纯环氧树脂,并且在环氧当量较大时,材料的力学性能得到更多的提高。利用正电子寿命谱研究材料微结构表明,随着环氧当量的增加,材料的自由体积浓度降低。但其平均自由体积孔洞大小基本不变。当复合材料从插层型过渡到剥离型时,复合材料的自由体积浓度急剧变化。符合多普勒展宽谱研究结果表明,S参数对累托土的加入很敏感。S参数的变化说明在复合材料中的累托土已经发生了结构变化。在多普勒展宽商
【学位授予单位】:武汉大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TB383.1

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