二氧化钛、硅树脂和聚氨酯改性环氧树脂的结构与性能研究

论文摘要

环氧树脂是一种性能优良,运用广泛的热固性树脂之一。由于环氧树脂是交联度很高的热固性材料,它的裂纹扩展属于典型的脆性扩展,其固化物脆性大、耐热性差、抗冲击强度低,难以满足日益发展的工程技术的要求,从而限制了环氧树脂的进一步应用。本文选用环氧树脂为基体,运用物理和化学的方法对其改性,采用现代分析技术对复合材料树脂基体进行物理化学表征。利用纳米TiO2粒子对环氧树脂进行改性,使用电子万能试验机测试了改性树脂的力学性能,并用扫描电子显微镜（SEM）对环氧树脂冲击断面进行了表面形貌分析研究,对增韧机理进行了探讨。在此基础上,加入MQ硅树脂制备了MQ硅树脂/纳米TiO2改性环氧树脂。经红外光谱分析和环氧值测定,表明MQ硅树脂可以链接在环氧树脂分子链上。采用热失重分析测试改性环氧树脂的耐热性,表明改性处理后环氧树脂的耐热性明显提高。冲击强度和拉伸强度测试表明在MQ硅树脂为15%,纳米TiO2为3%时耐热效果达到最好,拉伸强度和冲击强度分别提高了66.3%和68.1%,扫描电镜观察改性后环氧树脂断口发现了明显的韧性特征。本文研究了将聚氨酯预聚体加入到环氧树脂体系中,形成环氧树脂/聚氨酯互穿网络聚合体（EP/PU IPN）,得到EP/PU复合材料。通过力学测试,TG,SEM等方法研究改性材料的机械性能、热性能以及微观结构。力学测试表明,用聚氨酯改性后的环氧树脂的韧性得到了很大程度的提高,同时其力学性能也有较大的提高。对端异氰酸酯基聚氨酯改性环氧树脂而言,15%的聚氨酯与环氧树脂能够很好的形成互穿网络结构,使得互穿材料的拉伸性能比纯环氧树脂的提高了48.1%,冲击强度提高了14.9%;TG研究表明,聚氨酯改性环氧树脂的热稳定性较纯环氧树脂有一定的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 综述
• 1.1 环氧树脂概论
• 1.1.1 环氧树脂的分类
• 1.1.2 环氧树脂的改性研究
• 1.1.3 环氧树脂的增韧机理
• 1.2 MQ硅树脂
• 1.3 聚氨酯互穿越聚合物改性环氧树脂
• 1.3.1 聚氨酯的特点
• 1.3.2 聚氨酯增韧环氧树脂原理
• 1.3.3 聚氨酯增韧环氧树脂研究进展
• 1.4 纳米粒子的特点及刚性粒子改性环氧树脂
• 1.4.1 纳米粒子的特点
• 1.4.2 纳米复合材料
• 1.4.3 刚性粒子改性环氧树脂
• 1.5 本课题的研究目的及内容
• 2复合改性环氧树脂的结构与性能'>2 MQ硅树脂纳米TiO₂复合改性环氧树脂的结构与性能
• 2.1 实验准备
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 实验设备
• 2的表面处理'>2.1.3 纳米TiO₂的表面处理
• 2.1.4 模具处理
• 2/环氧树脂复合材料的研究'>2.2 纳米TiO₂/环氧树脂复合材料的研究
• 2.2.1 含纳米粒子的浇铸体制备
• 2.2.2 力学性能测试
• 2.2.3 结果及讨论
• 2同时改性环氧树脂'>2.3 MQ硅树脂及纳米TiO₂同时改性环氧树脂
• 2.3.1 制备方法
• 2.3.2 性能测试
• 2.3.3 结果及讨论
• 2.3.3.1 红外光谱分析
• 2.3.3.2 环氧值的测定
• 2.3.3.3 热失重分析
• 2.3.3.4 力学性能分析
• 2.3.3.5 断面形貌分析
• 2.4 本章小结
• 3 聚氨酯改性环氧树脂的力学及热学性能研究
• 3.1 实验试剂及仪器
• 3.1.1 实验试剂
• 3.1.2 实验仪器
• 3.2 聚氨酯改性环氧树脂的制备
• 3.2.1 端-NCO基聚氨酯预聚物的制备
• 3.2.2 端-NCO基聚氨酯预聚物改性环氧树脂的制备
• 3.2.3 真空灌注
• 3.3 聚氨酯改性环氧树脂的性能测试
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 聚氨酯改性环氧树脂的红外光谱分析
• 3.4.2 端-NCO基聚氨酯改性环氧树脂的力学性能
• 3.4.3 PU/EP IPN材料断口裂纹形貌分析
• 3.4.4 PU/EP IPN材料热性能分析
• 3.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢