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溶剂热法原位制备环氧纳米杂化材料及其功能化研究

张海英  
【摘要】:本文运用溶剂热合成法成功地原位制备了环氧/ZnS纳米复合材料和环氧/TiO_2纳米复合材料,并对其制备过程和形态结构进行了详细研究,同时,还对两种环氧纳米复合材料的光学性质和表面性质进行了研究。 首先,通过溶剂热法合成了纳米ZnS粒子,并制备了不同ZnS含量的环氧/ZnS纳米复合材料。通过X射线衍射和透射电镜对合成的纳米ZnS进行了表征,并通过紫外-可见光光谱证明生成的纳米ZnS在紫外波长范围内具有很强的紫外吸收性能;采用紫外-可见光光谱研究了环氧/ZnS纳米复合材料在紫外区的透过性和吸收性,同时还通过对不同ZnS含量的环氧树脂/ZnS纳米复合材料进行不同时间的紫外灯照射,然后对照射后的样品做TGA热失重分析,从而定性表征ZnS含量对环氧树脂/ZnS纳米复合材料的紫外光降解性的影响,并对纳米ZnS提高环氧树脂抗紫外老化性的机理进行了探讨,最后文章还讨论了硫化锌对复合材料折光指数的影响。 其次,通过溶剂热合成法原位合成了环氧/TiO_2纳米杂化前驱体,而后固化制得透明的环氧树脂/TiO_2纳米杂化材料。在实验中,钛酸丁酯作为前驱体来制备TiO_2纳米粒子,液体环氧作为溶剂热合成的分散介质,KH560作为硅烷偶联剂提高环氧基体与原位形成的TiO_2纳米粒子之间的界面相互作用,同时KH560还充当稀释剂来降低环氧树脂基体的粘度。文章首先采用FTIR和XRD证实了溶剂热法成功地在环氧树脂基体中原位合成了TiO_2纳米粒子,并探讨了溶剂热法原位合成环氧/TiO_2纳米杂化前驱体的机理,然后通过光学电镜及场发射扫描电镜观察了原位生成的TiO_2纳米粒子在环氧基体中的形貌及分散状态,通过DSC测试研究了钛酸丁酯含量对环氧树脂/TiO_2纳米杂化前驱体的固化动力学的影响;同时还通过DSC、TGA、紫外-可见光光谱、视频光学接触角测量仪等研究了钛酸丁酯含量对环氧/TiO_2纳米杂化材料玻璃化温度、热稳定性、可见光透明性、紫外吸收性能、表面性能等的影响,最后还研究了钛酸丁酯含量对环氧树脂/TiO_2纳米杂化材料低温冲击性能及冲击断面的影响。


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