聚醚砜/纳米二氧化硅改性环氧树脂胶黏剂的制备及性能研究

论文摘要

环氧树脂（EP）胶粘剂以其优异的粘结性能,被广泛应用于航空航天、军用、电子、建筑等诸多领域。而未改性的环氧树脂固化物的脆性较大,限制了其作为结构型胶黏剂的使用。聚醚砜（PES）树脂是一类韧性好、模量高、耐热性以及耐老化性优异的高性能热塑性树脂,用其对EP进行改性,可以在增韧的同时保持材料的耐热性和刚性。纳米二氧化硅（SiO2）粒子为无机刚性粒子,其自身模量较高,并具有纳米粒子的量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应,因而可展现出许多奇特的性质,用来改性环氧树脂,其优点是用量少、产物耐热性和力学性能均可得到改善。本论文采用大分子PES为增韧剂,纳米SiO2粒子为填料,制备出较单一改性方法综合性能更为优良的环氧树脂胶黏剂。本实验采用PES对EP进行改性,使用液体酸酐甲基四氢苯酐（MeTHPA）作为固化剂,同时起到溶解PES的作用,制备了PES-EP预聚体,并对该体系进行了微观形貌分析和结构表征。通过对力学、耐热性、介电性能等性能的测试与分析,确定了原料的最佳配比。实验结果表明,PES含量为15wt%时,PES-EP体系的综合性能最好,其剪切强度比纯环氧提高了72%,热分解温度提高了10℃,介电常数和介电损耗均出现最低值。由于纳米SiO2粒子易团聚,本实验采用偶联技术对其进行了表面改性。在PES含量为15wt%的PES-EP预聚体中加入不同含量的纳米SiO2粒子,制备出SiO2/PES-EP胶液,并对其固化产物进行了扫描电镜、剪切强度、冲击强度、热重分析和介电性能等测试。实验结果显示,纳米SiO2的加入使固化产物的冲击强度得到了提高,但耐热性略有降低。当纳米SiO2含量为2wt%时,纳米SiO2粒子分散性最好,固化产物的力学性能得到显著提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 环氧树脂胶黏剂概述
• 1.1.1 环氧树脂胶黏剂的发展现状
• 1.1.2 双酚A 型环氧胶黏剂
• 1.1.3 环氧树脂增韧改性方法
• 1.2 聚醚砜改性环氧树脂
• 1.2.1 聚醚砜树脂性能简介
• 1.2.2 聚醚砜改性环氧树脂国内外研究概况
• 1.3 纳米二氧化硅改性环氧树脂
• 1.3.1 纳米二氧化硅性能特点
• 1.3.2 二氧化硅改性环氧树脂研究现状
• 1.4 课题研究目的与意义
• 1.5 课题研究的主要内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验原料及仪器
• 2.1.1 实验原料及试剂
• 2.1.2 实验仪器及测试设备
• 2.2 PES-EP 预聚体的制备
• 2.2.1 固化剂的选择
• 2.2.2 共混方法的选择
• 2.2.3 实验步骤
• 2.2.4 固化工艺的确定
• 2/PES-EP 胶液的制备'>2.3 SiO₂/PES-EP 胶液的制备
• 2 粒子表面修饰'>2.3.1 纳米SiO₂粒子表面修饰
• 2.3.2 实验步骤
• 2.4 工艺流程图
• 2.5 性能测试与结构表征
• 2.5.1 扫描电子显微镜分析
• 2.5.2 红外光谱分析
• 2.5.3 剪切强度测试
• 2.5.4 冲击强度测试
• 2.5.5 热重分析
• 2.5.6 介电性能测试
• 2.6 本章小结
• 第3章 结果与讨论
• 3.1 PES-EP 预聚体性能分析
• 3.1.1 反应温度对反应时间和剪切强度的影响
• 3.1.2 微观形貌分析
• 3.1.3 红外光谱分析
• 3.1.4 PES-EP 固化物的力学性能
• 3.1.5 PES-EP 固化物的热稳定性
• 3.1.6 PES-EP 固化物的介电性能
• 2/PES-EP 胶黏剂体系的性能分析'>3.2 SiO₂/PES-EP 胶黏剂体系的性能分析
• 3.2.1 微观形貌分析
• 2/PES-EP 胶黏剂固化体系的力学性能'>3.2.2 SiO₂/PES-EP 胶黏剂固化体系的力学性能
• 2/PES-EP 胶黏剂固化体系的耐热性'>3.2.3 SiO₂/PES-EP 胶黏剂固化体系的耐热性
• 2/PES-EP 胶黏剂固化体系的介电性能'>3.2.4 SiO₂/PES-EP 胶黏剂固化体系的介电性能
• 3.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢