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不饱和聚酯/蒙脱土复合材料的制备与表征

周平  
【摘要】: 聚合物/蒙脱土复合材料是一种性能优异、具有广泛应用前景的新型复合材料。本文通过不饱和聚酯/蒙脱土复合材料的研究,一方面可提高复合材料的热学性能,另一方面可为热固性树脂基复合材料的研制开发提供指导,具有一定的理论意义和较强的实际应用价值。 采用原位插层聚合的方法,以有机蒙脱土作为不饱和聚酯树脂的增强组分,以过氧化甲乙酮(MEKP)为引发剂和环烷酸钴为促进剂,以苯乙烯为稀释剂,制备不饱和聚酯/蒙脱土复合材料,并考察了乙二醇的量、苯乙烯与顺丁烯二酸酐的摩尔比、蒙脱土的添加时间、二元醇的种类、蒙脱土的含量对于复合材料耐热性能的影响。结果表明:乙二醇过量7%,苯乙烯与顺丁烯二酸酐的摩尔比为1.8:1,反应前添加蒙脱土,有机蒙脱土含量为1%时,复合材料耐热性能较好,而乙二醇制备的复合材料比1,2-丙二醇制备的复合材料的热稳定性高。 FT-IR证明了不饱和聚酯/蒙脱土复合材料中蒙脱土的存在,而且有机蒙脱土与不饱和聚酯之间形成了很强的作用力。 XRD分析表明:蒙脱土经有机化后,其d001峰向小角度方向移动至3.8°左右,晶层间距为2.325nm,与不饱和聚酯复合后,d001峰在所观察的衍射角度内消失,这是由于有机化蒙脱土的晶层间距增大,使有机化的蒙脱土与不饱和聚酯具有更好的相容性,因此不饱和聚酯较易进入蒙脱土层间固化,将蒙脱土的片层进一步撑开,从而形成不饱和聚酯/蒙脱土复合材料。 TEM分析表明:大部分蒙脱土片层以团聚体的形式存在于基体中。 研究了氮气气氛下不饱和聚酯/蒙脱土复合材料的热分解动力学,并与纯不饱和聚酯进行了对比。用微分法确定了复合材料UP11的表观反应活化能E为287.3KJ/mol,UP21的表观反应活化能E为172.5KJ/mol,不饱和聚酯UP1的表观反应活化能E为194.5KJ/mol。复合材料UP1的表观反应活化能远大于UP21和UP1,这足以表明,以乙二醇制备的复合材料UP11远比以1,2-丙二醇制备的复合材料UP21和以乙二醇制备的不饱和聚酯UP1更稳定。


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