溶液插層制備環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂-蒙脫土納米復(fù)合材料及其性能.pdf

1、有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、電絕緣性能、憎水性、耐臭氧和耐候性能，對(duì)絕大多數(shù)含水的化學(xué)試劑，如稀礦物酸的耐腐蝕性能良好，但是在固化性，黏結(jié)性，配伍性，生產(chǎn)成本、力學(xué)性能等方面存在著不足，限制了其應(yīng)用范圍，本文采用溶液插層聚合法，利用有機(jī)蒙脫土對(duì)有機(jī)硅樹脂進(jìn)行改性，改性有機(jī)硅樹脂的機(jī)械性能、阻燃性能和耐水性能。 首先通過(guò)離子交換，將十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)插層進(jìn)入鈉基蒙脫土(Na—MMT)片層中，制備了有機(jī)蒙脫土(OMM

2、T)。并利用X射線衍射(XRD)對(duì)鈉基蒙脫土和有機(jī)蒙脫土進(jìn)行了測(cè)定，結(jié)果表明，CTAB插層進(jìn)入了蒙脫土的片層之間，顯著增加了蒙脫土的層間距。 單一的有機(jī)硅樹脂力學(xué)性能較差，因此利用E-50環(huán)氧樹脂對(duì)有機(jī)硅樹脂進(jìn)行改性，制備了不同含量的環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂復(fù)合材料，并測(cè)定了試樣的硬度、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度。研究發(fā)現(xiàn)：環(huán)氧樹脂能在很大程度上提高機(jī)硅樹脂的機(jī)械性能，當(dāng)環(huán)氧樹脂質(zhì)量分?jǐn)?shù)在30％時(shí)，其力學(xué)性能最佳，拉伸強(qiáng)度為1.

3、988MPa，沖擊強(qiáng)度1.7739kJ/m2，硬度131.4，壓縮強(qiáng)度為12MPa。 利用溶液插層聚合法制備了不同含量的環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂插層有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的乳液，并對(duì)其固化條件進(jìn)行了研究。研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)使用單純的三乙醇胺、聚酰胺固化時(shí)，其固化周期比較長(zhǎng)，室溫固化時(shí)間達(dá)3周之久，而使用706固化劑(鈦酸三異丙醇叔胺酯)和三乙醇胺聯(lián)合固化，固化時(shí)間可以縮短為4小時(shí)，由于有機(jī)硅樹脂為縮聚型的易發(fā)泡(溫度為75℃時(shí))，因此固

4、化時(shí)在真空條件下進(jìn)行。 對(duì)固化后的試樣進(jìn)行了硬度、沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度，耐熱性能測(cè)試，并利用XRD對(duì)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)蒙脫土納米復(fù)合材料的層間距進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試發(fā)現(xiàn)：環(huán)氧樹脂改性的有機(jī)硅樹脂分子鏈已經(jīng)進(jìn)入有機(jī)蒙脫土片層間。 對(duì)沖擊后的斷面利用掃描電鏡進(jìn)行了微觀分析，表明PLs納米復(fù)合材料的斷裂是韌性斷裂。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了有機(jī)蒙脫土、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂等組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料性能的影響，材料力學(xué)性能最佳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的配

5、比為：有機(jī)蒙脫土：環(huán)氧樹脂：有機(jī)硅樹脂=6：30：70。 對(duì)制備的復(fù)合材料進(jìn)行了耐水性能測(cè)試以及阻燃性能的測(cè)試，研究發(fā)現(xiàn)隨添加的蒙脫土質(zhì)量的增加，耐水性能和阻燃性能增加，但是環(huán)氧樹脂的加入雖然改善了材料的機(jī)械性能但是會(huì)導(dǎo)致阻燃性能和熱性能的降低。 利用透射電鏡對(duì)材料的內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，研究發(fā)現(xiàn)：環(huán)氧樹脂改性的有機(jī)硅樹脂已經(jīng)進(jìn)入蒙脫土片層問(wèn)，形成了明暗條紋相間的結(jié)構(gòu)；整個(gè)區(qū)域中并非是完全有序的插層結(jié)構(gòu)，而是基本有序、