納米粒子表面改性對氰酸酯基復(fù)合材料性能的影響.pdf

1、雙酚A型氰酸酯( CE)樹脂是指分子體系內(nèi)含有兩個或多個?OC?N基團的一類物質(zhì),從結(jié)構(gòu)上看,屬酚類衍生物,于20世紀(jì)70年代末被開發(fā)利用。鑒于該類樹脂單體結(jié)構(gòu)的特殊性及聚合反應(yīng)的獨特性,其固化產(chǎn)物具有良好的力學(xué)性能,耐熱性能,介電性能,低吸水率等特點。因此,在功能性絕緣材料、電子封裝材料、航天工業(yè)結(jié)構(gòu)材料等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。而國內(nèi)對該類型樹脂的研究、應(yīng)用起步較晚,目前尚處于實驗室研究階段,重點在該類樹脂的增韌改性方面。實驗擬通過復(fù)合材

2、料的制備實現(xiàn)對氰酸酯樹脂的同步增強增韌。
　　本文首先采用過渡金屬催化自由基轉(zhuǎn)移聚合法設(shè)計合成了一種大分子偶聯(lián)劑 SEA-171,并對其結(jié)構(gòu)進行了表征,推測了反應(yīng)機理。通過對反應(yīng)條件的考察與優(yōu)化,獲得SEA-171的最佳合成工藝條件:溫度80℃,時間12h,原料摩爾比PSt:EMA:A-171=6:4:1。合成產(chǎn)物分子量分布窄,適于作為硅烷偶聯(lián)劑使用。
　　通過力學(xué)性能對比,篩選了納米SiO2(M)和納米LDH(N)粒子作為

3、復(fù)合材料的無機分散相,SEA-171作為無機粒子表面有機化的硅烷偶聯(lián)劑。采用特定工藝對 M、N系列粒子表面有機化,證明了偶聯(lián)劑可借助化學(xué)鍵錨固接枝于無機納米粒子表面,而非簡單的物理吸附作用。并以錨固接枝方法實現(xiàn)了對有機樹脂基體引發(fā)劑AIBN在M-1、N-1粒子表面的錨固接枝,增強了無機分散相表面的有機化程度,同步引入活性反應(yīng)基團,增強反應(yīng)活性。給出了錨固接枝的最佳工藝。
　　M系列粒子的引入,提高了M系列粒子/CE基復(fù)合材料的綜合

4、性能。在M-2粒子力學(xué)性能最佳點,彎曲強度和沖擊強度分別提高了53.3％和110.3%,復(fù)合材料摩擦系數(shù)降低了25%,耐磨性提高了77%。掃描電鏡測試表明,無機分散相在有機基體中呈納米級分散。復(fù)合材料的耐熱性較純樹脂基體提高了67.2℃,且復(fù)合材料的儲能模量明顯高于純樹脂基體,低溫區(qū)提高約58%。高溫區(qū)提高約15%。分析了M系列粒子/CE基復(fù)合材料耐熱性能提高的原因,確定了M系列粒子/CE基復(fù)合材料制備的最佳工藝。探討了M系列/CE復(fù)合

5、材料微觀形態(tài)結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律和力學(xué)性能提高的主要原因。
　　N-2/CE復(fù)合材料的沖擊強度、彎曲強度和玻璃化溫度(Tg)比純 CE分別提高了94.5%、42.1%、和36.3%;在低溫區(qū)(25℃~200℃),儲能模量提高36%。高溫區(qū)(200℃~300℃)儲能模量提高12%;損耗模量亦得到明顯改善。N-2/PVC復(fù)合材料的氧指數(shù)比純PVC增大47.96%,煙密度降低了15.41%,維卡軟化溫度得到明顯提升。另外,PVC基復(fù)合材料的水