TiO2-PU-EP復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、熱固性環(huán)氧樹脂因其具有突出的耐熱性能、機(jī)械性能以及電絕緣性能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍用、電子、建筑等諸多領(lǐng)域，在高聚物樹脂領(lǐng)域占主導(dǎo)地位，隨著高新技術(shù)的發(fā)展，對(duì)環(huán)氧樹脂的綜合性能提出了更高的要求。
　　本文采用環(huán)氧樹脂(EP)作為反應(yīng)基體，以甲基四氫苯酐(MeTHPA)為固化劑，聚氨酯(PU)為增韌劑，制備PU-EP聚合物。以PU-EP為有機(jī)預(yù)聚體，經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑（KH-550、KH-560和KH-570）和鈦酸酯(TCA201)

2、改性的納米TiO2為無(wú)機(jī)填料，制備TiO2/PU-EP納米復(fù)合材料，其目的是為了增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐熱性，最終提高復(fù)合材料的綜合性能。
　　采用FT-IR、SEM、XRD和TEM手段表征了納米TiO2經(jīng)不同偶聯(lián)劑改性前后的微觀形貌，結(jié)果表明:納米TiO2經(jīng)過(guò)TCA201表面處理后的粒子表面帶有較多的活性基團(tuán)，粒子松散、粒子間的相互作用減弱，分散更均勻。
　　采用SEM、AFM表征TCA201-TiO2/PU-EP復(fù)合材

3、料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)及分散狀態(tài);采用電子萬(wàn)能拉力試驗(yàn)機(jī)測(cè)試復(fù)合材料的拉伸性能;采用動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)觀察復(fù)合材料的粘彈性及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）;采用熱重分析儀(TGA)測(cè)試復(fù)合材料的熱性能;并采用耐壓測(cè)試儀和介電譜儀對(duì)其電性能進(jìn)行測(cè)試及分析。結(jié)果表明:nano-TiO2能均勻地分散在環(huán)氧樹脂基體中，具有柔性分子鏈的聚氨酯與帶有活性基團(tuán)的環(huán)氧樹脂之間通過(guò)化學(xué)鍵合嵌入環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，這種交聯(lián)從微觀形貌可以看出形成了“海島式”結(jié)構(gòu)，

4、并且復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度隨著nano-TiO2摻雜量的增多先增大后下降，當(dāng)摻雜量為3wt％時(shí)，剪切強(qiáng)度達(dá)到最大值為27.14 MPa，比未摻雜無(wú)機(jī)粒子的聚合物基體(22.13 MPa)提高約22.6％;復(fù)合材料在20.0℃-86.3℃范圍內(nèi)為玻璃態(tài)，在86.3℃-100.7℃為玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為92.4℃;復(fù)合材料的熱分解溫度先上升后下降，當(dāng)無(wú)機(jī)TiO2摻雜量為3wt％時(shí)，熱分解溫度達(dá)到最大為397.82℃，較摻雜前提高