纳米硅溶胶改性体型聚合物的研究

论文摘要

近几十年来,采用了不同的合成工艺去降低酚醛树脂中的游离醛量。此外,采用了橡胶弹性体,桐油,反应性液态聚合物,塑料和纤维等各种各样的增韧剂去改善酚醛树脂的韧性。然而,很多情况下,这些增韧剂可能影响酚醛树脂的耐热性,强度和模量或者其它的机械性能。在上述工作的基础上,本课题中采用了两种方法来降低酚醛树脂中的游离醛量和提高酚醛树脂的韧性。首先,采用两步碱催化法和甲醛分批加入的方法并尝试改变合成工艺条件来降低游离醛量。结果表明:当n（甲醛）/n（苯酚）为1.9,n（氢氧化钠）/n（苯酚）为3.5,反应温度为95℃,反应时间为4.5小时,游离醛量最低为0.30%（wt）。其次,在含有低游离醛量的酚醛树脂中添加硅溶胶来提高粘结强度。纳米粒子不需要进行表面预处理,简化了工艺。用红外光谱（IR）、拉伸剪切试验（TSS）、扫描电镜（SEM）等对其结构、力学性能、拉伸剪切表面形貌进行了研究。实验结果表明:IR证实在硅溶胶和酚醛树脂之间生成了新的化学键;TSS表明当纳米SiO2的含量为1%时,杂化材料的拉伸剪切强度和断裂伸长率分别为1.02MPa和2.02%,比未改性的酚醛树脂胶粘剂提高了50%和92%。SEM表明拉伸剪切表面存在着大量的微裂纹从而提高了粘结强度。环氧树脂最大的弱点是固化物的脆性大。近几十年来,国内外许多学者对环氧树脂的改性做了大量卓有成效的工作,并逐步建立和形成了橡胶类弹性体改性﹑热塑性树脂改性﹑互穿网络（IPN）改性﹑液晶聚合物（TLCP）改性等体系和方法。前三种方法在获得韧性改善的同时,是以材料的耐热性和其他力学性能下降作为代价的,而TLCP改性因成本昂贵而难以实现工业化。本课题中用硅溶胶改善环氧树脂的拉伸剪切强度和延展性。采用IR,TSS和SEM对该体系的结构和力学性能以及表面形貌进行了表征。结果表明:IR证实了在硅溶胶和环氧树脂之间存在新的化学键;TSS表明当纳米SiO2的含量为2%时,杂化材料的拉伸剪切强度和断裂伸长率分别为19.2MPa和11.4%,比未改性的环氧树脂胶粘剂提高了92%和256.3%,当纳米SiO2含量继续增大时,粘结性能下降。SEM表明拉伸剪切表面存在着大量的微裂纹从而提高了粘结强度。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 酚醛树脂和环氧树脂的概述
• 1.1 纳米粒子改性高分子材料的理论基础
• 1.2 纳米粒子改性高分子材料的方法
• 1.3 硅溶胶
• 1.4 酚醛树脂的发展概况
• 1.5 酚醛树脂胶粘剂
• 1.6 酚醛树脂胶粘剂的优缺点
• 2 改性酚醛树脂的提出及研究目的'>1.7 纳米SiO₂改性酚醛树脂的提出及研究目的
• 1.8 环氧树脂胶粘剂概述
• 1.9 环氧树脂胶粘剂的特点
• 1.10 环氧树脂胶粘剂的固化与固化剂
• 1.11 环氧树脂的韧性改进途径及其增韧机理
• 1.12 国内外环氧树脂基纳米复合材料研究现状
• 2 改性环氧树脂的提出及研究目的'>1.13 纳米SiO₂改性环氧树脂的提出及研究目的
• 2 改性酚醛树脂的实验'>2 纳米SiO₂改性酚醛树脂的实验
• 2.1 实验原料及设备
• 2.2 实验过程
• 2.3 性能测试
• 2.4 合成低游离醛的原理与条件考察
• 2/酚醛树脂的红外光谱分析'>2.5 纳米SiO₂/酚醛树脂的红外光谱分析
• 2/酚醛树脂的拉伸剪切性能分析'>2.6 纳米SiO₂/酚醛树脂的拉伸剪切性能分析
• 2/酚醛树脂的扫描电镜分析'>2.7 纳米SiO₂/酚醛树脂的扫描电镜分析
• 2/酚醛树脂的表面形貌分析'>2.8 纳米SiO₂/酚醛树脂的表面形貌分析
• 2.9 本章小结
• 2 改性环氧树脂的实验'>3 纳米SiO₂改性环氧树脂的实验
• 3.1 合成环氧树脂的主要原料和仪器
• 2/环氧树脂胶粘剂的制备'>3.2 纳米SiO₂/环氧树脂胶粘剂的制备
• 3.3 测试方法
• 2 改性环氧树脂的红外光谱分析'>3.4 纳米SiO₂改性环氧树脂的红外光谱分析
• 2/环氧树脂的拉伸剪切性能分析'>3.5 纳米SiO₂/环氧树脂的拉伸剪切性能分析
• 2/环氧树脂的表面形貌分析'>3.6 纳米SiO₂/环氧树脂的表面形貌分析
• 2/环氧树脂的热重分析'>3.7 纳米SiO₂/环氧树脂的热重分析
• 2/环氧树脂的能谱分析'>3.8 纳米SiO₂/环氧树脂的能谱分析
• 2/环氧树脂的稳定性研究'>3.9 纳米SiO₂/环氧树脂的稳定性研究
• 2/环氧树脂的不同热压工艺的研究'>3.10 纳米SiO₂/环氧树脂的不同热压工艺的研究
• 3.11 本章小结
• 4 全文总结
• 4.1 结论
• 4.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读学位期间发表的论文目录