第三组分对环氧改性体系相分离行为影响的研究

论文摘要

本文采用光学显微镜(OM)、时间分辨激光光散射(TRLS)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段研究了第三组分(凹凸棒(ATT)和环氧化聚丁二烯聚苯乙烯嵌段共聚物(EBS))对环氧改性体系(聚醚砜(PES)/环氧(LCST体系)和聚苯醚(PPO)/环氧(UCST体系))聚合反应诱导多次相分离行为的影响。在ATT/PES/环氧体系中:1) SEM结果显示,ATT加入后,体系形成网状相结构,PES富集相为丝状相,环氧富集相为“岛状”相,呈现出粘弹性相分离的特点。随着ATT含量的增加,PES网状相逐步地转变为“连续”的粒子相;两相中的二次相分离行为受到抑制。TEM结果显示,表面处理后的ATT粒子在共混体系中有良好的分散效果,在相分离过程中,ATT由于受到界面张力的作用聚集在两相的界面上。2) OM及TRLS跟踪不同组成体系相分离过程的数据表明,ATT的加入导致体系的相分离发生时间提前;且随ATT含量的增加,相区的粗大化速度减慢。原因包括:ATT的“钉锚”效应对相界面的流动有明显的阻碍作用;ATT在界面的聚集降低了快动态相(环氧相)的界面张力,限制了环氧富集相的粗大化。3) ATT加入后,材料的模量及拉伸强度都有所提高。4)对比采用高分子量PES的改性体系,虽然都是提高了体系粘度,使相分离发生提前,减缓相分离速度,但ATT的加入是直接作用于两相界面上属于对相分离动力学因素的影响;而PES分子量的增加对于体系相容性的作用属于热力学因素,前者的影响更明显。在EBS/PPO/环氧体系中,EBS的环氧化程度高低对改性体系相分离行为的影响各有特点。1)低环氧化的嵌段共聚物由于聚丁二烯段与环氧的相容性较差,在环氧的固化过程中会从体系中分相出来形成纳米尺寸的微纤,聚苯乙烯段则主要分散在PPO富集相中。在EBS含量较高的体系中,EBS会形成宏观相区域。2)环氧化程度较高的EBS在体系中有很好的溶解性,依两嵌段对两组分的选择性可以推断两嵌段分别分散在各自相容性较好的富集相中,且相区尺寸的演化速度明显减慢。扫描电镜结果显示加入EBS的改性体系中最终形成双连续相结构的PPO含量区域变宽。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1.1 理论背景
• 1.1.1 聚合物共混物相分离的热力学理论
• 1.1.2 聚合物共混物相分离的动力学理论
• 1.1.2.1 高分子共混体系的两种分相机理
• 1.1.2.2 相形态的演化理论
• 1.1.2.3 相分离过程中相形态的演化
• 1.1.3 相分离模型
• 1.2 反应诱导相分离
• 1.2.1 反应诱导相分离理论
• 1.2.2 反应诱导相分离的研究背景
• 1.3 本论文的研究背景
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 1.5 本论文的主要创新点
• 第二章 实验部分
• 2.1 试剂
• 2.2 ATT/PES/环氧体系样品制备
• 2.2.1 ATT表面改性
• 2.2.2 共混样品的制备
• 2.3 EBS/PPO/DGEBA体系样品制备
• 2.3.1 BS的环氧化
• 2.3.2 共混样品的制备
• 2.4 仪器及测试方法
• 2.4.1 光学显微镜（OM）
• 2.4.2 时间分辨光散射（TRLS）
• 2.4.2.1 光散射原理
• 2.4.2.2 光散射仪装置
• 2.4.2.3 样品制备
• 2.4.3 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.4.4 透射电镜（TEM）
• 2.4.5 动态力学分析（DMA）
• 第三章 凹凸棒对聚醚砜/环氧共混体系相分离行为的影响
• 3.1 含纳米粒子的聚合物复合材料研究综述
• 3.1.1 纳米粒子的表面改性
• 3.1.2 含纳米粒子的聚合物复合材料的制备
• 3.1.3 纳米复合材料的表征方法的发展
• 3.1.4 多组分聚合物体系纳米复合材料的研究
• 3.1.4.1 "选择性"纳米粒子体系
• 3.1.4.2 "中立型"纳米粒子体系
• 3.1.4.3 含惰性粒子的聚合反应诱导相分离
• 3.2 加入ATT对PES/环氧体系最终相结构影响的研究
• 3.2.1 相同ATT含量体系
• 3.2.2 不同ATT含量体系
• 3.2.3 ATT在PES/环氧共混体系中的分散和分布
• 3.3 ATT的加入对PES/环氧体系相结构演化过程影响的研究
• 3.3.1 OM结果
• 3.3.2 TRLS跟踪改性体系的研究
• 3.3.2.1 不同PES含量改性体系TRLS研究
• 3.3.2.2 不同ATT含量的改性体系TRLS研究
• 3.4 体系粘度变化对相结构及其演化过程影响的讨论——改变PES分子量
• 3.4.1 PES分子量对最终相结构的影响
• 3.4.2 TRLS和OM研究PES分子量对相分离过程的影响
• 3.5 含ATT的PES/环氧体系力学性能的研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 环氧化聚丁二烯聚苯乙烯嵌段共聚物对聚苯醚/环氧共混体系相分离行为的影响
• 4.1 嵌段共聚物改性热固性树脂的研究综述
• 4.2 PPO改性环氧体系相分离行为的研究
• 4.3 嵌段共聚物对PPO/环氧改性体系相分离影响的研究
• 4.3.1 EBS1改性体系
• 4.3.2 EBS2改性体系
• 4.4 本章小结
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文