環(huán)氧樹脂-二氧化硅納米復合材料的制備與性能研究.pdf

1、聚合物/無機物納米復合材料由于其獨特的性能成為目前乃至將來材料研究的熱點之一。它部分克服了單一材料和傳統(tǒng)復合材料性能上的缺陷,使材料既具有無機材料的優(yōu)點,如剛性和高熱穩(wěn)定性等,又同時具有聚合物材料的優(yōu)點,如彈性、介電性、延展性和可加工性等,從而產(chǎn)生許多特殊的性能。二氧化硅納米粒子憑借其高熱穩(wěn)定性、剛性和模量等優(yōu)點,是最早用于制備有機/無機納米復合材料的無機物之一,它的加入可以提高聚合物的熱穩(wěn)定性和機械性能等。而環(huán)氧樹脂作為最常用的一種熱

2、固性樹脂材料,由于具有優(yōu)異的粘接性能、電絕緣性能、耐化學腐蝕性能、收縮率低、高強度高模量、成本低廉等優(yōu)點,使其在電子、電氣、機械制造、化工防腐、航空航天、船舶運輸及其他許多工業(yè)領域中起到重要的作用,已成為各工業(yè)領域中不可缺少的基礎材料,但是由于其固化后交聯(lián)密度高、造成內(nèi)應力大、質(zhì)脆,以及耐熱性差、熱膨脹系數(shù)高等不足而限制了環(huán)氧樹脂的進一步應用。
　　 基于以上這些研究背景和發(fā)展要求,本論文選用環(huán)氧樹脂/二氧化硅納米復合的方法,通

3、過控制二氧化硅納米粒子在環(huán)氧樹脂體系中的分散性,提高二氧化硅與環(huán)氧樹脂的界面作用,來改善材料的耐熱性能、提高材料的韌性,以期獲得具有高熱穩(wěn)定性和韌性的環(huán)氧樹脂材料,主要開展了以下兩個方面的研究工作:
　　 (1)通過結合溶膠-凝膠法和納米粒子共混的方法制備一種耐熱型的環(huán)氧樹脂/二氧化硅納米復合材料,使得納米二氧化硅與環(huán)氧樹脂基體之間具有較強的界面相互作用,并通過紅外(FTIR)、動態(tài)力學分析(DMA)、掃描電子顯微鏡(SEM)和

4、熱失重分析(TGA)等手段研究了復合材料的熱機械性能,包括儲存模量、損耗角正切值,以及復合材料的熱分解性能和熱膨脹性能。發(fā)現(xiàn)通過引入大量的硅烷偶聯(lián)劑GPTMS來改善納米二氧化硅在環(huán)氧樹脂體系中的分散性,提高環(huán)氧樹脂/二氧化硅納米復合材料的交聯(lián)密度,并通過加入納米二氧化硅進一步改善材料的熱力學性能,最終可以制備得到高耐熱性能的環(huán)氧樹脂/二氧化硅納米復合材料,具有作為電子封裝材料使用的潛力。
　　 (2)通過原子轉移自由基聚合(AT

5、RP)的方法在二氧化硅表面接枝聚合聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),制備一種無機粒子大小均一、聚合物分子量可控的結構清晰的核殼結構粒子,將其添加到環(huán)氧樹脂中制備成復合材料,主要通過拉伸測試、掃描電子顯微鏡(SEM)、動態(tài)力學分析(DMA)和熱失重分析(TGA)等手段考察材料的拉伸強度、拉伸斷裂能、儲存模量、玻璃化轉變溫度和熱分解溫度等性能以研究其對環(huán)氧樹脂的韌性和熱性能的影響,包括無機粒子二氧化硅的大小、表面聚合物的接枝量和PMMA的分子量