環(huán)氧樹脂-膨潤土復合材料的制備與性能研究.pdf

1、本論文先對鈣基膨潤土進行鈉化處理，對鈉化改性劑的選擇以及鈉化劑用量、鈉化反應溫度、鈉化反應時間等因素對膨潤土特性的影響進行了研究。再以十八烷基三甲基溴化銨(OTAB)作插層劑，采用陽離子交換法對鈉基膨潤土進行有機改性。用單因素實驗輪換法考察固液比、配料比、時間、溫度及PH值等實驗條件對改性效果的影響，同時借助XRD衍射、熱失重及紅外光譜對有機土的結構和性能進行了表征。最后以雙酚A型環(huán)氧樹脂和制備的有機鈉基膨潤土為原料，利用插層聚合法制備

2、環(huán)氧樹脂/膨潤土復合材料，研究不同處理方法和工藝參數對材料性能的影響。利用XRD和SEM對環(huán)氧樹脂/膨潤土復合材料的插層情況以及結構進行表征，利用萬能力學實驗機、沖擊實驗機、TGA、西林電橋等研究了材料的機械、熱學以及電學等方面的性能。實驗結果表明：以碳酸鈉為鈉化劑，按照優(yōu)化工藝所制備的鈉基膨潤土物化性能優(yōu)于原土；XRD測試表明用有機插層劑對鈉基膨潤土進行插層可以明顯增大其層間距，得到實驗最佳工藝條件為：配料比為110mmol/100g

3、，固液比為2/100，反應時間為1h，反應溫度為80℃，體系PH值為10。按照最佳工藝所制備的有機膨潤土的層間距由1.081nm增加到了2.025nm，FTIR和TGA測試顯示有機膨潤土保持了硅酸鹽基本骨架，同時含亞甲基基團的有機物已經進入到層間結構中，增強了疏水性；有機膨潤土與環(huán)氧樹脂在中溫下進行攪拌混合有利于膨潤土在復合材料中的分散并提高復合材料性能。運用單因素實驗循環(huán)法對復合材料的固化工藝進行了優(yōu)化，最佳固化工藝參數為：固化時間3

4、.5h、固化溫度100℃、脫泡時間20min; XRD測試表明，環(huán)氧樹脂的進一步插層使膨潤土層間距增大，部分膨潤土已達到剝離的程度；在有機膨潤土含量為2％～4％時，復合材料的拉伸強度和沖擊強度有最佳值；材料斷面的SEM圖顯示，環(huán)氧樹脂斷面光滑平整，為脆性斷裂，而復合材料斷面有較多銀紋和微裂紋，表現為韌性斷裂；TGA實驗表明，復合材料的初始熱分解溫度比環(huán)氧樹脂提高了18.6℃；復合材料的介電強度和介電常數在有機膨潤土含量為2％～4％時有最