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环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能研究

张国伟  
【摘要】:本论文用双酚A型环氧树脂、4-4'-二氨基二苯甲烷和有机化蒙脱土作为原料,利用插层聚合法制备了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料。用x射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)手段,表征了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的微观结构,研究了复合材料的形成过程。首次用阻抗分析仪、ZC-36型高阻计等仪器研究了该纳米复合材料的电性能,同时用冲击试验仪、万能试验机、热重分析仪、马丁耐热试验仪等仪器研究了该纳米复合材料的机械性能、耐热性能、尺寸稳定性等性能。试验结果表明:(1)环氧树脂在铵离子催化下与固化剂在蒙脱土层间进行固化放热反应,使有机蒙脱土容易在环氧树脂中插层和剥离,当有机蒙脱土的质量分数为2%时,可以制得接近剥离型纳米复合材料;(2)纳米复合材料的冲击性能、弯曲性能与纯环氧树脂相比,有明显提高,复合材料的机械性能与蒙脱土片层在环氧树脂中的剥离和分散有关;(3)加入有机土之后,纳米复合材料部分剥离、部分插层的结构使其耐热性能也有所提高;(4)纳米复合材料的介电性能与纯环氧树脂相比明显不同,有机蒙脱土的片层结构以及与环氧树脂之间的强烈作用力,使得介电常数和介电损耗都有所降低。该研究表明,加入微量(5%)有机蒙脱土制得的环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的综合性能比纯环氧树脂更为优异,具有良好的发展前景。


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