聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究

论文题目: 聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料物理与化学

作者: 刘黎明

导师: 王少阶

关键词: 聚合物基纳米复合材料,累托土,环氧树脂,正电子湮没,自由体积

文献来源: 武汉大学

发表年度: 2005

论文摘要: 高分子纳米复合材料是由分散相的大小为纳米级的微粒分散体系与聚合物复合所得的材料,它能明显提高体系的物性,所以聚合物基纳米复合材料迅速发展为最先进的复合材料之一。在聚合物基纳米复合材料中,其中聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料在制备方法、结构、性能及应用方面优点突出,已成为当前基础研究和应用开发的热点。 本文成功制备了一系列环氧树脂/累托土、环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料,测量了复合材料的力学、热学性能,并用X射线衍射仪、红外分光光度计和正电子谱学技术研究了复合材料的微观结构,并对环氧树脂/累托土复合材料与环氧树脂/蒙脱土复合材料的微结构和宏观性能进行了比较。主要内容如下: 1.制备了累托土重量百分比含量分别为0.2%、0.5%、0.8%、1.0%、1.2%、2.0%的环氧树脂/累托土纳米复合材料。XRD研究表明,累托土在环氧基体中较易被剥离成纳米片状。利用冲击、拉伸实验仪及DSC分析仪研究了复合材料的宏观性能,结果表明,只需添加0.5%的有机累托土,纳米复合材料的冲击性能、断裂伸长率、耐热性能就得到很大提高。利用正电子寿命谱技术研究了材料的自由体积及界面特性,结果表明,发现累托土的加入没有改变环氧树脂中的平均自由体积孔洞的大小,但减少了树脂的自由体积浓度。且累托土片层与环氧基体之间形成了界面层。 2.制备了环氧当量分别为188、222、263、550、1110g/mol的环氧树脂/累托土纳米复合材料以研究环氧当量对复合材料微结构与宏观性能的影响。XRD研究表明,环氧当量越高,越易生成剥离型纳米复合材料。环氧当量较低时,生成以插层型为主的复合材料。利用冲击、拉伸实验仪及DSC分析仪研究了复合材料的宏观性能,结果表明,随着环氧当量的提高,无论是纯环氧树脂或纳米复合材料的冲击强度和玻璃化转变温度都下降,但纳米复合材料的力学和热学性能都优于纯环氧树脂,并且在环氧当量较大时,材料的力学性能得到更多的提高。利用正电子寿命谱研究材料微结构表明,随着环氧当量的增加,材料的自由体积浓度降低。但其平均自由体积孔洞大小基本不变。当复合材料从插层型过渡到剥离型时,复合材料的自由体积浓度急剧变化。符合多普勒展宽谱研究结果表明,S参数对累托土的加入很敏感。S参数的变化说明在复合材料中的累托土已经发生了结构变化。在多普勒展宽商

论文目录:

摘要

Abstract

第一章 聚合物基纳米复合材料

第一节 纳米材料与纳米复合材料

第二节 聚合物基纳米复合材料研究

第二章 正电子湮没谱学及其在聚合物材料中的应用

第一节 正电子湮没谱学原理

第二节 正电子湮没实验技术

第三节 用正电子谱学表征聚合物微结构

第三章 环氧树脂／累托土纳米复合材料制备、性能及结构分析

第一节 引言

第二节 环氧树脂／累托土纳米复合材料制备

第三节 环氧树脂／累托土纳米复合材料的性能与结构分析

第四节 用正电子寿命谱研究环氧树脂／累托土纳米复合材料中自由体积与界面特性

第五节 小结

第四章 环氧当量对环氧树脂／累托土纳米复合材料的性能及微结构的影响

第一节 引言

第二节 不同环氧当量的环氧树脂／累托土纳米复合材料制备

第三节 复合材料纳米相分散与宏观性能

第四节 用正电子寿命谱研究环氧当量对材料微结构的影响

第五节 用符合多普勒展宽谱研究环氧当量对材料微结构的影响

第六节 小结

第五章 固化温度对环氧树脂／累托土纳米复合材料的性能及微结构的影响

第一节 引言

第二节 环氧树脂／累托土纳米复合材料制备

第三节 复合材料纳米相分散与宏观性能

第四节 用正电子寿命谱研究不同固化温度对纳米复合材料自由体积及界面特性

第五节 小结

第六章 环氧树脂／累托土与环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料的性能及微结构的比较研究

第一节 引言

第二节 材料制备

第三节 两种复合材料的宏观性能及XRD结构分析比较

第四节 用正电子寿命谱研究环氧树脂／累托土与环氧树脂／蒙脱土的自由体积与界面特性

第五节 两种复合材料的结构转变温度特性

第六节 小结

参考文献

作者在攻读博士期间研究成果

致谢

发布时间: 2006-03-27

参考文献

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