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新闻资讯

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剥离型环氧树脂/纳米复合材料相结构
    在经济生产活动中,无论在一般的技术领域,或是在尖端的技术领域,环氧树脂(Epoxy,EP)以涂料、浇铸料、模压料、胶粘剂、层压材料、注射成型材料以及复合材料的形式,直接或间接地得以应用。例如:飞机、航天器中的增强复合材料、大规模集成电路的封装材料、大型发电机的绝缘材料、钢铁和木材的防腐涂层材料、机械加工土木建筑用胶黏剂,甚至建筑装饰材料、食品罐头内壁涂层和金属抗腐蚀电泳涂装等都大量使用环氧树脂。

    随着我国工业和经济建设的发展,环氧树脂作为一种重要的热固性树脂越来越受到重视,但随着人们对其应用环境及条件不断提出的新的要求,普通环氧树脂材料的现有性能已严重制约了其在更广阔领域的应用,如韧性和耐热性较差等。目前对环氧树脂的开发和应用主要集中于提高其耐热性、电性能及抗冲击性,但效果还不是太显著,且存在着较大分歧[1-4],急需进一步的研究和开发。本课题的研究主要是利用蒙脱土对环氧树脂进行改性,以期能够提高环氧树脂的综合使用性能。

    在聚合物纳米复合材料领域中,无论是基础研究或工业应用,聚合物/层状硅酸盐(Polymer/Lay-eredSilicate,PLS)纳米复合材料都表现的十分活跃。其中最有应用价值的层状硅酸盐是蒙脱土(Montmorillonite,MMT),是属于膨润土一类的天然粘土。PLS纳米复合材料以经济实用的制备工艺、表现不俗的物理机械性能及良好的加工性能而见长。

    目前,用于制备PLS纳米复合材料的层状硅酸盐粘土主要是蒙脱土。未经表面有机化处理的蒙脱土具有强烈的亲水性(Hydrophilic),与聚合物的相容性差,故制备聚合物/粘土纳米复合材料时必须先对粘土进行有表面机化处理。有机化处理的基本原理是:有机季铵盐阳离子与蒙脱土层间可交换阳离子发生离子交换反应,使有机基团覆盖于蒙脱土矿表面,改变其表面性能,由原来的亲水性变为亲油性。有机化处理后的蒙脱土与很多有机溶剂及高分子有良好的亲和性。研究表明[5-7],层状硅酸盐的有机化处理是制备聚合物/粘土纳米复合材料必不可少的关键步骤。

1试验部分

    复合材料的相间界面结构是决定复合材料宏观性能的关键因素。就本课题所研究的PLS型EP/MMT纳米复合材料而言,EP树脂基体中分散有一定量的层状无机纳米粒子。因纳米粒子独有的特性,如小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应、和宏观量子隧道效应等,致使有机/无机两相在纳米尺寸范围内复合,两相之间界面积非常大,界面间具有很强的相互作用;此时两相间的界面不同于普通有机/无机复合,清晰尖锐的相界面变得模糊。这种界面结构上发生的变化,对复合材料的宏观性能,尤其是力学性能和介电性能产生明显的影响。

    EP/MMT纳米复合材料中有机/无机两相间相界面的形成是以MMT自身的剥离为前提。MMT自身具有纳米结构,其单位晶胞中有一个厚度约为1nm的片层,片层长宽约为100nm。这样的片层状纳米结构剥离开以后,形成在空间上的一维纳米片层,通过机械作用等分散手段使这些纳米片层分散到聚合物基体中以后,与基体树脂复合形成良好的接触界面,形成真正意义上的纳米复合,这样具有纳米界面的复合材料也才真正称得上纳米材料。故复合材料相结构的表征研究,将主要围绕MMT的剥离与纳米界面的生成而展开。

添加时间:2011-01-05 12:19:23       点击次数:2520      文章来源: