蒙脫土-環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的插層剝離行為及反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究.pdf

1、納米蒙脫土在聚合物中的剝離分散性是制備高性能蒙脫土/聚合物納米復(fù)合材料的關(guān)鍵.現(xiàn)有的研究多集中于納米復(fù)合材料的制備方法和性能改善,不能很好地解釋蒙脫土在聚合物中剝離分散的機(jī)理以及復(fù)合材料形態(tài)與性能的關(guān)系.本文選擇相容性好的蒙脫土/環(huán)氧樹脂復(fù)合體系作為研究對(duì)象,對(duì)該體系的插層剝離過(guò)程及其影響因素、蒙脫土的分散形態(tài)與性能的關(guān)系、固化動(dòng)力學(xué)行為等進(jìn)行了深入的研究.通過(guò)XRD測(cè)試研究有機(jī)蒙脫土/環(huán)氧樹脂復(fù)合體系的插層行為及剝離機(jī)理.分析認(rèn)為有機(jī)

2、蒙脫土在環(huán)氧樹脂中剝離的實(shí)現(xiàn)需同時(shí)滿足熱力學(xué)條件和動(dòng)力學(xué)條件.其中熱力學(xué)條件很容易滿足,通過(guò)計(jì)算,環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)熱大于蒙脫土片層剝離所需的推動(dòng)力,由此推斷蒙脫土片層剝離的驅(qū)動(dòng)力為環(huán)氧樹脂在片層之間發(fā)生固化反應(yīng)的聚合熱.從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)看,蒙脫土層間環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)與層外環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)是一對(duì)競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng),層間環(huán)氧樹脂相對(duì)于層外環(huán)氧樹脂的固化速度較快對(duì)有機(jī)蒙脫土的剝離至關(guān)重要,能促進(jìn)層間環(huán)氧樹脂固化反應(yīng)的因素將有利于有機(jī)蒙脫土的剝離分散

3、.制備了填充型、插層型和剝離型三種蒙脫土/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,并對(duì)其結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征.采用DSC研究E-51環(huán)氧樹脂與N,N′-雙(2-羥乙基)甲基十二烷基銨蒙脫土(DK2)在2-乙基-4-甲基咪唑(M-Q固化劑)作用下的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué).推導(dǎo)出該復(fù)合體系的固化工藝參數(shù),發(fā)現(xiàn)加入DK2使復(fù)合體系的固化溫度下降.同時(shí)采用Kissinger方程與Crane方程計(jì)算發(fā)現(xiàn)加入DK2使復(fù)合體系的活化能降低.在以上對(duì)蒙脫土剝離分散、復(fù)合材料的性能、復(fù)