蒙脫土-環(huán)氧樹脂納米復合材料的插層剝離行為及反應動力學研究.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/聚合物納米復合材料的關鍵.現(xiàn)有的研究多集中于納米復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理以及復合材料形態(tài)與性能的關系.本文選擇相容性好的蒙脫土/環(huán)氧樹脂復合體系作為研究對象,對該體系的插層剝離過程及其影響因素、蒙脫土的分散形態(tài)與性能的關系、固化動力學行為等進行了深入的研究.通過XRD測試研究有機蒙脫土/環(huán)氧樹脂復合體系的插層行為及剝離機理.分析認為有機

2、蒙脫土在環(huán)氧樹脂中剝離的實現(xiàn)需同時滿足熱力學條件和動力學條件.其中熱力學條件很容易滿足,通過計算,環(huán)氧樹脂的固化反應熱大于蒙脫土片層剝離所需的推動力,由此推斷蒙脫土片層剝離的驅動力為環(huán)氧樹脂在片層之間發(fā)生固化反應的聚合熱.從動力學角度來看,蒙脫土層間環(huán)氧樹脂的固化反應與層外環(huán)氧樹脂的固化反應是一對競爭反應,層間環(huán)氧樹脂相對于層外環(huán)氧樹脂的固化速度較快對有機蒙脫土的剝離至關重要,能促進層間環(huán)氧樹脂固化反應的因素將有利于有機蒙脫土的剝離分散

3、.制備了填充型、插層型和剝離型三種蒙脫土/環(huán)氧樹脂復合材料,并對其結構和性能進行表征.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)作用下的固化反應動力學.推導出該復合體系的固化工藝參數(shù),發(fā)現(xiàn)加入DK2使復合體系的固化溫度下降.同時采用Kissinger方程與Crane方程計算發(fā)現(xiàn)加入DK2使復合體系的活化能降低.在以上對蒙脫土剝離分散、復合材料的性能、復