Fe3O4-聚苯并噁嗪磁性納米復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、苯并噁嗪樹(shù)脂作為近年來(lái)出現(xiàn)的一類(lèi)新型耐熱性樹(shù)脂，其噁嗪環(huán)官能團(tuán)不僅可以通過(guò)一定的化學(xué)方法容易地合成，又可以在熱或酸堿性催化劑作用下進(jìn)行開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)。苯并噁嗪樹(shù)脂具有一些優(yōu)良的特性，如熱穩(wěn)定性，低吸水性，耐化學(xué)藥品性、分子設(shè)計(jì)靈活性。因其固化過(guò)程無(wú)小分子釋放、固化工藝簡(jiǎn)單、體積收縮率小，有優(yōu)良的耐熱阻燃性及機(jī)械性能和較高的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度而受到廣泛關(guān)注，并應(yīng)用于許多重要領(lǐng)域。但是，苯并噁嗪樹(shù)脂固化溫度偏高、固化產(chǎn)物交聯(lián)密度偏低、性脆等缺陷制

2、約了其在一些特殊領(lǐng)域的應(yīng)用。為了拓展其在高性能材料領(lǐng)域的應(yīng)用，對(duì)聚苯并惡嗪進(jìn)行改性，制備綜合性能優(yōu)良的材料，是研究聚苯并惡嗪的一個(gè)重要方向。其中制備聚苯并惡嗪納米復(fù)合材料，是研究改性聚苯并惡嗪的一個(gè)重要分支。
　　本論文將噁嗪環(huán)修飾的Fe3O4@SiO2磁性納米粒子(Fe3O4@SiO2eBZS)與聚苯并噁嗪進(jìn)行復(fù)合，制備了Fe3O4/聚苯并噁嗪磁性納米復(fù)合材料。首先，采用溶劑熱法合成了分散性良好的Fe3O4磁性納米粒子;其次，利

3、用溶膠凝膠法，在Fe3O4磁性納米粒子表面包覆一層致密的SiO2，以增強(qiáng)納米粒子的耐氧化性，制備出Fe3O4@SiO2磁性納米粒子;再次通過(guò)溶膠凝膠法在Fe3O4@SiO2磁性納米粒子的表面包覆一層含噁嗪環(huán)的硅烷偶聯(lián)劑(BZS)，制備出一種新型的Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子。然后，通過(guò)一定的方法，將Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子，均勻的分散到苯并惡嗪?jiǎn)误w中，高溫固化，制備了Fe3O4/聚苯并噁嗪磁性納米復(fù)合材料，并

4、對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱性能以及磁性能進(jìn)行了研究。
　　制備的Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子，粒徑尺寸在200-300nm之間;且分散性比較好;外層包覆的有機(jī)物的厚度約為10nm，其中有機(jī)物的質(zhì)量占總質(zhì)量的約4.2％;具有良好的耐熱性，在氮?dú)夥諊校?00℃的重量殘留率為89.6％;雖包覆了兩層物質(zhì)，但仍具有良好的磁性能，飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到28.7emu/g。
　　對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行拉伸性能測(cè)試，結(jié)果表明，當(dāng)復(fù)合材料中

5、Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子的含量為3％時(shí)，復(fù)合材料的力學(xué)性能最好，拉伸強(qiáng)度為64.9MPa，相比未改性的聚苯并噁嗪，提高了39.9％;斷裂伸長(zhǎng)率為2.20％，相比未改性的聚苯并噁嗪，提高了70.1％;但是，當(dāng)復(fù)合材料中Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子的含量為4％時(shí)，由于磁性納米粒子過(guò)多，在聚苯并惡嗪中分布不均勻，發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，造成復(fù)合材料出現(xiàn)缺陷，引起復(fù)合材料的力學(xué)性能開(kāi)始下降，拉伸強(qiáng)度降為48.5MPa，斷裂伸長(zhǎng)

6、率降為1.12％。對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行熱重分析，結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子的加入可以提高復(fù)合材料的耐熱性，復(fù)合材料的5％熱失重溫度、10％熱失重溫度、800℃時(shí)重量殘留率相比未改性的聚苯并噁嗪均有所提高。當(dāng)復(fù)合材料中磁性納米粒子的含量為4％時(shí)，復(fù)合材料的5％熱失重溫度、10％熱失重溫度分別為335℃、360℃，相比未改性的聚苯并噁嗪分別提高了11℃、13℃;復(fù)合材料的800℃時(shí)重量殘留率為62.5％，與未改性的聚苯并噁