納米粒子表面改性對(duì)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(shù)脂是指分子體系內(nèi)含有兩個(gè)或多個(gè)?OC?N基團(tuán)的一類(lèi)物質(zhì),從結(jié)構(gòu)上看,屬酚類(lèi)衍生物,于20世紀(jì)70年代末被開(kāi)發(fā)利用。鑒于該類(lèi)樹(shù)脂單體結(jié)構(gòu)的特殊性及聚合反應(yīng)的獨(dú)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(diǎn)。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(guó)內(nèi)對(duì)該類(lèi)型樹(shù)脂的研究、應(yīng)用起步較晚,目前尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,重點(diǎn)在該類(lèi)樹(shù)脂的增韌改性方面。實(shí)驗(yàn)擬通過(guò)復(fù)合材

2、料的制備實(shí)現(xiàn)對(duì)氰酸酯樹(shù)脂的同步增強(qiáng)增韌。
　　本文首先采用過(guò)渡金屬催化自由基轉(zhuǎn)移聚合法設(shè)計(jì)合成了一種大分子偶聯(lián)劑 SEA-171,并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,推測(cè)了反應(yīng)機(jī)理。通過(guò)對(duì)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(shí)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(guò)力學(xué)性能對(duì)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(wú)機(jī)分散相,SEA-171作為無(wú)機(jī)粒子表面有機(jī)化的硅烷偶聯(lián)劑。采用特定工藝對(duì) M、N系列粒子表面有機(jī)化,證明了偶聯(lián)劑可借助化學(xué)鍵錨固接枝于無(wú)機(jī)納米粒子表面,而非簡(jiǎn)單的物理吸附作用。并以錨固接枝方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)有機(jī)樹(shù)脂基體引發(fā)劑AIBN在M-1、N-1粒子表面的錨固接枝,增強(qiáng)了無(wú)機(jī)分散相表面的有機(jī)化程度,同步引入活性反應(yīng)基團(tuán),增強(qiáng)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(diǎn),彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)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(cè)試表明,無(wú)機(jī)分散相在有機(jī)基體中呈納米級(jí)分散。復(fù)合材料的耐熱性較純樹(shù)脂基體提高了67.2℃,且復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量明顯高于純樹(shù)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(qiáng)度、彎曲強(qiáng)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(chǔ)能模量提高36%。高溫區(qū)(200℃~300℃)儲(chǔ)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